Отрывок из книги «Все, что движется» — как развивалась научная картина мира

N+1Наука

«Все, что движется». Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей

Наблюдая за небом, наши предки отметили закономерность в движении небесных тел. Чтобы разобраться, почему они движутся именно так и что это означает, одних только наблюдений было мало. Исследование Вселенной началось, когда увиденное в небе удалось измерить и описать математическим языком. Такой подход позволил расширить наше понимание окружающего мира. В книге «Все, что движется: Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей» (издательство «Альпина нон-фикшн») доктор физико-математических наук Алексей Семихатов рассказывает, как фундаментальная научная картина мира развивалась от наглядного к более абстрактному, и обсуждает функционирование Солнечной системы и возможности путешествий по ней. Оргкомитет премии «Просветитель» включил ее в длинный список из 16 книг, среди которых будут выбраны финалисты и лауреаты премии. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, посвященным гравитационному маневру, который позволяет космическим аппаратам, находящимся в дальнем путешествии, ускоряться за счет встреченных по дороге планет.

Полет из пращи

Путешествия к астероидам и планетам — это относительно далекие путешествия, оказывающиеся долгими при доступных нам скоростях. Разогнаться быстрее нелегко: топлива хватает только на что-то вроде TLI — единовременный разгон при старте с околоземной орбиты; хорошо, если потом остается еще немного на маневры. Дефицит топлива определяется трудностью его доставки к месту использования. Реактивная тяга основана на том, что, выбрасывая что-то «назад», реактивный аппарат движется «вперед»; здесь важна скорость, с которой некоторый «агент» выбрасывается назад (в подавляющем большинстве реально существующих реактивных двигателей это горячий газ).

Реактивный аппарат несет с собой источник энергии для этого «выбрасывания» — в современных ракетах это горючее (например, керосин или метан) и окислитель. Их соединение обеспечивает горение, при котором и выделяется энергия. И вот здесь скрыт ключевой момент: необходимость с самого старта нести с собой все топливо (горючее и окислитель), в том числе и тот запас, который понадобится на более поздних этапах полета. Не только «полезную нагрузку», но и это топливо необходимо разогнать на более ранних этапах движения, а для этого разгона требуется дополнительное топливо, которое, в свою очередь, необходимо разогнать, для чего нужно еще сколько-то топлива, и так далее. Это удручающее положение дел математически выражается формулой Циолковского — соотношением, которое на основе законов движения Ньютона говорит, какой должна быть стартовая масса ракеты, чтобы разогнать желаемую «полезную» массу до заданной скорости, выбрасывая продукты горения с заданной скоростью относительно ракеты. Удручающим здесь является характер этой зависимости: увеличение конечной скорости достигается колоссальным увеличением массы ракеты — т. е. количества топлива — при старте.

Но пока наши топливные возможности существенно ограничены, в дальнем путешествии можно заметно увеличить скорость, отобрав совсем ничтожную часть количества движения у встреченной по дороге планеты. Для этого действия иногда употребляют звучное название «гравитационная праща» (есть и более технический термин: «гравитационный маневр»). Это остроумный способ извлечения пользы — разгона или, когда это нужно, торможения — из совместной игры гравитации и движения13.

13Идея об использовании попутных тел — например, спутников планет — для ускорения в дальних перелетах принадлежит пионеру космонавтики Ю. В. Кондратюку (под этим именем с 1921 г. жил А. И. Шаргей): он описал ее среди прочего в своей рукописи «Тем, кто будет читать, чтобы строить», написанной, вероятно, около 1919 г., но ставшей известной значительно позже.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Медоуказчики привели людей к змеям по ошибке Медоуказчики привели людей к змеям по ошибке

Орнитологи выяснили, почему большие медоуказчики иногда направляют людей к змеям

N+1
От Нобелевской до Букеровской: как женщины впервые получали литературные премии От Нобелевской до Букеровской: как женщины впервые получали литературные премии

О женщинах, которые первыми получили крупнейшие в мире литературные премии

Forbes
Распространявшиеся за счет гомфотериев чилийские растения так и не оправились от их вымирания Распространявшиеся за счет гомфотериев чилийские растения так и не оправились от их вымирания

Гомфотерии регулярно поедали плоды и участвовали в распространении семян

N+1
Любовные похождения Маяковского: тройничок, аборты, дети, самоубийство и та самая Лиля Брик Любовные похождения Маяковского: тройничок, аборты, дети, самоубийство и та самая Лиля Брик

Маяковский был нагл, эпатажен и груб, но в то же время был ранимым человеком

ТехИнсайдер
Млечный Путь и Андромеда прямо сейчас мчатся навстречу друг другу — космический апокалипсис или слияние галактик? Млечный Путь и Андромеда прямо сейчас мчатся навстречу друг другу — космический апокалипсис или слияние галактик?

Млечный Путь и Андромеда сейчас стремительно движутся навстречу друг другу

Inc.
Пауки могут спать и даже впадать в Пауки могут спать и даже впадать в

Возможно, пауки не просто отдыхают, но и видят сны

ТехИнсайдер
«Боец музыкального фронта» «Боец музыкального фронта»

Жавдет Айдаров навсегда остался настоящим ленинградцем

Дилетант
5 картин, иллюстрирующих эпоху неопределенности — время, в котором мы все живем сегодня 5 картин, иллюстрирующих эпоху неопределенности — время, в котором мы все живем сегодня

Пять художников и иллюстраторов изобразили, как представляют неопределенность

Правила жизни
Почему может сломаться шаровая опора и как водителю за ней следить Почему может сломаться шаровая опора и как водителю за ней следить

Шаровая опора в подвеске не самая крупная деталь. Но от нее так много зависит!

РБК
Как у Брижит или Хадид Как у Брижит или Хадид

Модная челка: 9 лучших вариантов

Лиза
Неподходящий день для пончиков: как пятницы становятся нерабочими Неподходящий день для пончиков: как пятницы становятся нерабочими

Почему пустые офисы в последний рабочий день недели стали нормой

VC.RU
3 современные российские книги о детско-родительской травме 3 современные российские книги о детско-родительской травме

Бибилиотерапия, которая поможет осмыслить детско-родительские травмы

Psychologies
5 продуктов, которые можно есть перед сном, если вы хотите похудеть 5 продуктов, которые можно есть перед сном, если вы хотите похудеть

Чтобы сбросить лишний вес, есть на ночь не только можно, но и нужно!

ТехИнсайдер
Древнейшие земледельцы сформировались из трех предковых популяций Древнейшие земледельцы сформировались из трех предковых популяций

Ученые разобрались в происхождении населения эпохи докерамического неолита

N+1
Когда (не) поздно начать Когда (не) поздно начать

У желаний нет возраста

Psychologies
Оказалось, что бактерии-коммунисты ненавидят нахлебников и сами избавляются от тех, кто не трудится на благо колонии Оказалось, что бактерии-коммунисты ненавидят нахлебников и сами избавляются от тех, кто не трудится на благо колонии

Колонии бактерий не выдерживают «бактерий-халявщиков» в своих рядах

ТехИнсайдер
Блокировка рецептора помогла мышам восстановиться после инсульта Блокировка рецептора помогла мышам восстановиться после инсульта

Лечение пептидом привело к улучшению локомоторных и сенсомоторных функций

N+1
ДК Бондарев ДК Бондарев

Приглашаем на экскурсию в музей-квартиру художника Сергея Бондарева

Собака.ru
Как актриса Нишель Николс и сериал «Стартрек» помогли движению за гражданские права в США Как актриса Нишель Николс и сериал «Стартрек» помогли движению за гражданские права в США

Как роль Нишель Николс в космической франшизе повлияла на права женщин в США

СНОБ
Не только о драконах: краткий гид по современному фэнтези Не только о драконах: краткий гид по современному фэнтези

Разбираемся, из чего состоит литературный жанр фэнтези

Правила жизни
Отпуск без обязательств: что такое экспресс-путешествия и почему они набирают популярность в России Отпуск без обязательств: что такое экспресс-путешествия и почему они набирают популярность в России

Как спонтанные поездки ворвались в нашу жизнь, потеснив привычные путешествия

Вокруг света
Эту актрису похитили спецслужбы КНДР — ради того, чтобы она прославила кино Северной Кореи Эту актрису похитили спецслужбы КНДР — ради того, чтобы она прославила кино Северной Кореи

Чхве Ынхи снялась в сотнях фильмов, а затем годы провела в плену правителя КНДР

VOICE
Можно ли удлинить ногтевое ложе? Да! Рассказываем, как это сделать Можно ли удлинить ногтевое ложе? Да! Рассказываем, как это сделать

Что делать, если природа не подарила тебе изящные ногти?

VOICE
Малый ледниковый период отразился на почвах из Тульского кремля Малый ледниковый период отразился на почвах из Тульского кремля

Палеопочвоведы нашли признаки похолодания в культурных слоях XVI–XVIII веков

N+1
Будем цифросексуалами? Будем цифросексуалами?

Как изменятся наши отношения?

Psychologies
Настоящие «убийцы Tesla». Как китайцы из BYD захватывают мир Настоящие «убийцы Tesla». Как китайцы из BYD захватывают мир

BYD: от батареек до крупнейшего на планете производителя электромобилей

РБК
Недалеко от Багамских островов нашли обломки испанского галеона с сокровищами Недалеко от Багамских островов нашли обломки испанского галеона с сокровищами

Исследовано место крушения испанского галеона, затонувшего больше 350 лет назад

N+1
«Не слушайте бабушек»: Людмила Петрановская объяснила, почему современные мамы чаще выгорают «Не слушайте бабушек»: Людмила Петрановская объяснила, почему современные мамы чаще выгорают

Почему родители XXI века привыкли испытывать постоянное чувство вины?

Psychologies
«Каждый день?»: как часто необходимо мыться «Каждый день?»: как часто необходимо мыться

Как найти золотую середину в вопроса регулярной гигиены?

Psychologies
4 фразы нового партнера, которые должны стать для вас «красными флажками» 4 фразы нового партнера, которые должны стать для вас «красными флажками»

Как распознать сигналы, говорящие о нездоровых или даже опасных отношениях

Psychologies
Открыть в приложении