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

Начало неолита на северо-западе Южной Азии сдвинули примерно на три тысячи лет Начало неолита на северо-западе Южной Азии сдвинули примерно на три тысячи лет

Почему ученые пересмотрели хронологию поселения Мехргарх?

N+1
Насколько важно сохранять осанку и спасет ли это вас от болей в спине? Ответ ученых может вас сильно удивить Насколько важно сохранять осанку и спасет ли это вас от болей в спине? Ответ ученых может вас сильно удивить

Действительно ли ровная осанка влияет на здоровье спины?

ТехИнсайдер
За 10 лет арктические дафнии не смогли приспособиться к потеплению За 10 лет арктические дафнии не смогли приспособиться к потеплению

Почему особи бесполых дафний плохо переносят потепление

N+1
Температура в холодильнике: какой она должна быть и как её регулировать Температура в холодильнике: какой она должна быть и как её регулировать

Как настроить оптимальную температуру в холодильнике

CHIP
Потрясно: что такое турбулентность и почему ее не надо бояться Потрясно: что такое турбулентность и почему ее не надо бояться

Рассказываем, что такое турбулентность и почему ее совершенно не стоит бояться

ТехИнсайдер
Греть предметы, а не воздух: в чем особенность инфракрасных обогревателей Греть предметы, а не воздух: в чем особенность инфракрасных обогревателей

Какой обогреватель лучше — инфракрасный или конвекционный?

CHIP
Как у Брижит или Хадид Как у Брижит или Хадид

Модная челка: 9 лучших вариантов

Лиза
5 причин, почему нас пугают современные отношения 5 причин, почему нас пугают современные отношения

Как изменились отношения и почему мы стали их бояться?

Psychologies
Как и почему евро стал основной валютой Европы Как и почему евро стал основной валютой Европы

Финансовый консультант объясняет, зачем в еврозоне сделали свои деньги

Maxim
Как жила и чем запомнилась принцесса Диана — фотоистория «Сноба» Как жила и чем запомнилась принцесса Диана — фотоистория «Сноба»

Как жила и чем запомнилась леди Диана — в фотоистории «Сноба».

СНОБ

Страхи в постели часто вообще никак не связаны с реальным положением дел

VOICE
Водители с признаками Водители с признаками

Научный подход к искоренению пьянства на дорогах

Автопилот
Простой способ избавиться от похмелья: средство, о котором не говорят Простой способ избавиться от похмелья: средство, о котором не говорят

Существует ли средство от похмелья и эффективно ли оно?

ТехИнсайдер
(Не)сладкая проблема (Не)сладкая проблема

Какой у тебя уровень сахара в крови? Не имеешь понятия? А надо бы!

Лиза
Фотографируете? Вот 4 простых способа улучшить ваши снимки Фотографируете? Вот 4 простых способа улучшить ваши снимки

Как можно исключить пост-обработку в фотошопе и увеличить общее качество снимков

ТехИнсайдер
«Любимый ребенок Компартии»: как TikTok связан с провластными СМИ Китая «Любимый ребенок Компартии»: как TikTok связан с провластными СМИ Китая

Коммунистическая партия, провластные СМИ и TikTok

Forbes
В каких фруктах и ягодах больше всего белка В каких фруктах и ягодах больше всего белка

Что поможет тебе не только восполнить дефицит витаминов, но и набрать массу

Maxim
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
Групповые процессы вместо культа индивидуализма: почему сейчас «я» меняется на «мы» Групповые процессы вместо культа индивидуализма: почему сейчас «я» меняется на «мы»

Почему вдруг важными становятся групповые процессы, а не индивидуальность?

Psychologies
История Бритни Спирс и 3 заблуждения о недееспособности и опекунстве История Бритни Спирс и 3 заблуждения о недееспособности и опекунстве

Профессор Элин Сакс — о проблеме опеки над людьми с ментальными особенностями

Psychologies
Смоделированный планктон посерфил на турбулентностях и ускорился вдвое Смоделированный планктон посерфил на турбулентностях и ускорился вдвое

Ученые создали аналитическую модель движения планктона

N+1
Что мешает нам любить себя? Что мешает нам любить себя?

Как научиться принимать себя и заботиться о себе?

Psychologies
Обаяние Алании Обаяние Алании

Путешествие по Алании будет запоминающимся и сильно не ударит по вашему кошельку

Отдых в России
Почему мы боимся одиночества и что делать, если вы одиноки? Почему мы боимся одиночества и что делать, если вы одиноки?

Почему одиночество гильотиной нависает над людьми?

Правила жизни
«Суббота — день обнимашек»: 4 новых факта об объятиях «Суббота — день обнимашек»: 4 новых факта об объятиях

Как связаны объятья, настроение и удовлетворенность жизнью?

Psychologies
«Я просто не выспался»: как сон влияет на наш характер «Я просто не выспался»: как сон влияет на наш характер

Сон меняет отношение к окружающим и желание им помогать

Psychologies
Идеальное выдуманное Идеальное выдуманное

Автопромышленность параллельного СССР

Автопилот
Что опаснее для ребенка: игра Among Us, новое видео А4 или онлайн-груминг? Что опаснее для ребенка: игра Among Us, новое видео А4 или онлайн-груминг?

Многие родители сражаются не с теми врагами в интернете

Psychologies
Как перестать пускать деньги на ветер: 4 работающих совета Как перестать пускать деньги на ветер: 4 работающих совета

Если постараться, перевоспитать можно даже отъявленного транжиру!

VOICE
Не только разогревать еду: как еще можно использовать микроволновку в быту Не только разогревать еду: как еще можно использовать микроволновку в быту

Ваша микроволновая печь способна на большее!

ТехИнсайдер
Открыть в приложении