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

Астрономы отыскали удивительно развитую перемычку у спиральной галактики в ранней Вселенной Астрономы отыскали удивительно развитую перемычку у спиральной галактики в ранней Вселенной

Астрономы обнаружили у галактики J0107a необычно развитую центральную перемычку

N+1
Красота по-османски: 5 бьюти-правил турчанок, которые стоит взять на заметку Красота по-османски: 5 бьюти-правил турчанок, которые стоит взять на заметку

Мы раскрыли тайну османских красавиц — бери их ключевые бьюти-правила на заметку

VOICE
Пасту для ассирийских табличек для письма сделали из воска и аурипигмента Пасту для ассирийских табличек для письма сделали из воска и аурипигмента

Чем покрывали деревянные дощечки для письма в Древней Месопотамии?

N+1
Папины принцессы: чем живут и как выглядят скрытные дочери мировых политиков Папины принцессы: чем живут и как выглядят скрытные дочери мировых политиков

Теперь в башнях прячут наследниц современных политиков

VOICE
Исследование показало что удовлетворенность жизнью имеет генетические корни Исследование показало что удовлетворенность жизнью имеет генетические корни

Черты личности и удовлетворенность жизнью в большей степени наследуются

Inc.
Что не так с истребителем F-35: проблемы авиации V поколения Что не так с истребителем F-35: проблемы авиации V поколения

Почему в истребителях F-35 пилоты чувствуют себя плохо?

ТехИнсайдер
Как быстро и просто узнать возраст вашей кошки Как быстро и просто узнать возраст вашей кошки

Зубы, шерсть и вес — как выяснить, сколько лет кошке?

ТехИнсайдер
6 удивительных фактов о животных, в которые многие до сих пор не верят 6 удивительных фактов о животных, в которые многие до сих пор не верят

Животные никогда не перестанут удивлять нас

ТехИнсайдер
Как развить самодисциплину всего за 5 минут в день Как развить самодисциплину всего за 5 минут в день

Как пустяковые полезные привычки могут привести тебя к большим свершениям

Maxim
Правда ли, что искусственный интеллект научился выявлять рак точнее рентгенолога: прорыв в диагностике онкологии Правда ли, что искусственный интеллект научился выявлять рак точнее рентгенолога: прорыв в диагностике онкологии

Может ли искусственный интеллект выявить рак? Как это поможет врачам?

ТехИнсайдер
Тело Дженнифер: что Лопес делает с собой, чтобы в 53 выглядеть на 30 — уроки антистарения Тело Дженнифер: что Лопес делает с собой, чтобы в 53 выглядеть на 30 — уроки антистарения

Джей Ло годами (да что там годами — десятилетиями) живет в турбо-режиме

VOICE
Задача-максимум: как правильно ставить перед собой цели и достигать их Задача-максимум: как правильно ставить перед собой цели и достигать их

Почему часто мы оказываемся слишком далеко от поставленных задач?

Psychologies
Токсичные родители: стоит ли прекратить общение? Токсичные родители: стоит ли прекратить общение?

Поможет ли взрослым людям полный разрыв с родителями-агрессорами?

Psychologies
Инновации на кухне. Кто и как может стать изобретателем Инновации на кухне. Кто и как может стать изобретателем

Что важно для современного изобретателя и почему не всегда нужен узкий профиль

СНОБ
Никогда больше: как Германия формирует нетерпимость к преступлениям прошлого Никогда больше: как Германия формирует нетерпимость к преступлениям прошлого

Наследие катастроф XX века заставляет Европу пересматривать отношение к истории

Forbes
Страх и ненависть в лесу: «Бойся темноты» как пародия на фильм ужасов Страх и ненависть в лесу: «Бойся темноты» как пародия на фильм ужасов

«Бойся темноты» — несостоятельный сценарий и блеклая актерская игра

Forbes
Посмотрите на 10 самых древних произведений искусства Посмотрите на 10 самых древних произведений искусства

Как самовыражался древний человек?

ТехИнсайдер
Мест нет: что такое овербукинг и как он может помешать вашему путешествию Мест нет: что такое овербукинг и как он может помешать вашему путешествию

Зачем на каждый рейс продают больше билетов, чем кресел в самолете?

Вокруг света
Лучшие книги по психологии: исцеление от травм, развитие силы воли и обретение счастья Лучшие книги по психологии: исцеление от травм, развитие силы воли и обретение счастья

Тренд на психологическую грамотность ввел моду на соответствующую литературу

VOICE
Серена Уильямс завершает карьеру: как ей удалось стать одной из главных теннисисток в мире Серена Уильямс завершает карьеру: как ей удалось стать одной из главных теннисисток в мире

Чем запомнится теннисистка Серена Уильямс?

СНОБ
Путешествие с домашними животными. В прокате «Первая корова» Келли Райхардт — самый необычный вестерн на свете Путешествие с домашними животными. В прокате «Первая корова» Келли Райхардт — самый необычный вестерн на свете

«Первая корова» — о том, как люди и животные едут в Америку на поиски рая

Правила жизни
Змеиный характер Змеиный характер

Стопе повезло: она остановилась в каких-то двадцати сантиметрах от головы змеи

Наука и жизнь
Умер Михаил Горбачев. Жизнь первого и последнего президента СССР — в фотографиях Умер Михаил Горбачев. Жизнь первого и последнего президента СССР — в фотографиях

Вспоминаем, чем запомнилась эпоха Горбачева

Правила жизни
Лучшие алкогольные рецепты с арбузом: от классики до экзотических Лучшие алкогольные рецепты с арбузом: от классики до экзотических

Как вдохнуть алкогольную страсть в отношения с арбузом.

Maxim
10 самых частых ошибок при варке яиц и приготовлении омлета. Вот как можно испортить даже самое простое блюдо 10 самых частых ошибок при варке яиц и приготовлении омлета. Вот как можно испортить даже самое простое блюдо

Разве можно найти человека, который не пробовал приготовить яйца?

ТехИнсайдер
Как тебя могут обмануть на автомойке Как тебя могут обмануть на автомойке

Слишком рачительные автовладельцы весь год ездят на грязных машинах

Maxim
Археологи обнаружили в Фанагории детскую спальню хазарского времени Археологи обнаружили в Фанагории детскую спальню хазарского времени

Владимир Кузнецов рассказал о результатах раскопок средневековой Фанагории

N+1
Великие нюдсы, которые вошли в историю Великие нюдсы, которые вошли в историю

Нюдсы человечество изобрело намного раньше, чем телефоны с камерой

Maxim
Глобальное изменение климата сыграло на руку большинству инфекционных заболеваний Глобальное изменение климата сыграло на руку большинству инфекционных заболеваний

Глобальное изменение климата повышает распространенность инфекций

N+1
5 дневных привычек, которые мешают тебе нормально заснуть ночью 5 дневных привычек, которые мешают тебе нормально заснуть ночью

Проблемы со сном беспокоят многих. Как их избежать?

Лиза
Открыть в приложении