Néha egy bolygó gravitációjának apró megváltozása is elképesztő hatással van a legalapvetőbb jelenségekre. Ezek azonban bonyolult, alapos kutatást igénylő kérdések. Nézzünk inkább valami egyszerűbbet! Vajon képes lenne repülni egy propelleres repülőgép az űrben? Ne kapkodd el a választ!
A válaszhoz először tisztáznunk kell, hogyan is működik a repülőgép légcsavarja. Mi a fizikai elve ennek az eszköznek?
A légcsavar a motor forgómozgását alakítja át előrehaladó mozgássá – vagyis a repüléshez elengedhetetlen vonóerővé. A motorral együtt alkotja az úgynevezett légcsavaros motorcsoportot.
Amikor a légcsavar forogni kezd, a tollai „hasítják” a levegőt, és egy irányított légáramot hoznak létre. Ez a mozgás két zónát alakít ki: a légcsavar előtt lecsökken a nyomás, mögötte viszont megnő. Így nyomáskülönbség jön létre, és az aerodinamika törvényei szerint pontosan ez a különbség generálja azt a vonóerőt, ami előrefelé tolja a repülőgépet.
A légcsavar hatékonysága a lapátok forgási sebességétől függ. Minél gyorsabban mozognak a levegőhöz kért képest, annál nagyobb a keletkező vonóerő. Itt azonban beleütközünk egy fizikai korlátba: amikor a lapátok végei megközelítik a hangsebességet (ez körülbelül 250 m/s), hullámellenállás lép fel. Emiatt az ellenállás hirtelen megugrik, a vonóerő növekedése pedig elenyészővé válik. Ez komoly határokat szab a légcsavarok kialakításának és fordulatszámának. De mindez teljesen elveszíti az értelmét… ha nincs levegő.
Az űrben szinte tökéletes vákuum uralkodik. Ez pedig azt jelenti, hogy nincs mit eltolni. Még ha őrült sebességgel pörög is a légcsavar a vákuumban, egyszerűen csak a „semmit” kavarja. Teljesen mindegy, milyen erősen próbálsz elrugaszkodni az ürességtől – a semmi nem ad ellenerőt.
A rakéták teljesen más elven működnek. Nem függenek a külső környezettől, mint a légcsavaros repülők vagy a gőzhajók. Ehelyett a rakéta hajtóanyagot (az elégett üzemanyag gázait) löki ki magából egy meghatározott irányba, és az impulzusmegmaradás törvénye értelmében az ellentétes irányba repül tovább. Egy propelleres gépnek nincsenek meg ezek az adottságai – de azért ne vessük el azonnal ezt az ötletet!
Elméletben, ha úgy módosítanánk a légcsavart, hogy anyagot lökjön ki magából, a sugárhajtás egy kezdetleges formáját kaphatnánk. Például, ha a lapátok végére nehéz kapszulákat rögzítenénk, amiket forgás közben bizonyos pontokon leválasztunk (kilökünk), a szerkezet ellentétes irányú impulzust kapna.
Ráadásul maga a légcsavar pörgése is mozgásba hozhatja a gépet – csak éppen nem úgy, ahogy szeretnénk. A Földön a légcsavar forgatónyomatékát ellensúlyozza a közegellenállás, a széles szárnyak pedig megakadályozzák, hogy a repülő megpördüljön a saját hossztengelye körül, mivel nagy mennyiségű levegővel kell megküzdeniük. Az űrben viszont nincs ilyen fékhatás, így a repülőgép vadul pörögni kezdene a saját tengelye körül. Mivel ez a mozgás aligha lenne teljesen egyenletes, a gép elmozdulhatna valamilyen irányba, és semmi sem tudná megállítani. Ez a folyamat egy teljesen irányíthatatlan, kaotikus repülést eredményezne.
A 19. században a tudósok még szentül hitték, hogy létezik egy rejtélyes, mindent átható finom anyag, az éter, amelyben a fény hullámai terjednek. Ha az éter valóban létezne, a légcsavar talán képes lenne belekapaszkodni és eltolni magát, vonóerőt generálva. A híres Michelson–Morley-kísérlet és más kutatások azonban végérvényesen bebizonyították, hogy éter nem létezik. Az űr bizony színtiszta vákuum, ahol kizárólag a hajtóanyag kilökésével (akció-reakció elvén) lehet haladni. Persze ma már léteznek elméletek a téridő meggörbítésén alapuló WARP-meghajtásokról vagy a mezőfizikáról, de ezeknek már végképp semmi közük a jó öreg repülőgép-propellerekhez.
