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

«Человек-дракон» оказался денисовцем «Человек-дракон» оказался денисовцем

Денисовцы — один из самых из загадочных видов или подвидов древних людей...

N+1
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
Зоолог впервые заснял самого крупного грызуна Австралии и Океании Зоолог впервые заснял самого крупного грызуна Австралии и Океании

Зоолог впервые запечатлел на фото и видео низинную мохнатую крысу

N+1
Считавшуюся вымершей магнолию с Гаити переоткрыли спустя 97 лет Считавшуюся вымершей магнолию с Гаити переоткрыли спустя 97 лет

Небольшая популяция магнолий пережила вырубку лесов в горном ущелье

N+1
Вот почему люди стали использовать огонь — и приготовление пищи тут не при чем Вот почему люди стали использовать огонь — и приготовление пищи тут не при чем

Исследование, перечеркнувшее привычную картину: зачем люди приручили огонь

Inc.
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
Что такое похмелье с точки зрения науки? И как быстро от него избавиться? Что такое похмелье с точки зрения науки? И как быстро от него избавиться?

Может ли современная медицина ответить на вопрос как избавиться от похмелья?

ТехИнсайдер
Возьмем себя в руки Возьмем себя в руки

Мастер-класс «эрогенной анатомии»

Psychologies
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
«Пока не сыграл в ящик»: как составить список самых важных дел «Пока не сыграл в ящик»: как составить список самых важных дел

Как составить bucket list и при этом избежать ошибок?

Psychologies
Болезнь тридцатилетних. Что такое кризис четверти жизни и как его правильно прожить Болезнь тридцатилетних. Что такое кризис четверти жизни и как его правильно прожить

Почему люди испытывают кризис четверти жизни?

Inc.
Смертоносные цветы куноити: кем были женщины-ниндзя в японской истории Смертоносные цветы куноити: кем были женщины-ниндзя в японской истории

Какими были куноити в Японии и почему так сложно изучать женскую историю?

Forbes
Виртуальный поп-артист Парнишка — о хитах, анонимности и индустрии Виртуальный поп-артист Парнишка — о хитах, анонимности и индустрии

Парнишка — о ностальгии в поп-музыке, анатомии хита и будущем индустрии

РБК
Не созданы для брака: 3 признака, что вам будет плохо в семейной жизни Не созданы для брака: 3 признака, что вам будет плохо в семейной жизни

Вдруг одиночество — идеальный вариант для вас?

Psychologies
Барбикор: откуда взялся тренд на образы куклы Барби и почему знаменитости все чаще одеваются в розовый Барбикор: откуда взялся тренд на образы куклы Барби и почему знаменитости все чаще одеваются в розовый

Рассказываем, что стоит за трендом, который уже окрестили «барбикор»

Правила жизни
«Становится все абсурднее»: Александр Хант о фильме «Межсезонье» и самоцензуре в кино «Становится все абсурднее»: Александр Хант о фильме «Межсезонье» и самоцензуре в кино

Режиссер Александр Хант — о новом поколении, свободе и новой цензуре

Forbes
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
В России разрешат разбирать самолеты, чтобы починить другие. Станет ли опаснее летать? В России разрешат разбирать самолеты, чтобы починить другие. Станет ли опаснее летать?

Российские авиакомпании начали разбирать самолеты на запчасти

Maxim
Ссылка в «А.Л.Ж.И.Р»: как жили узницы крупнейшего женского лагеря ГУЛАГа Ссылка в «А.Л.Ж.И.Р»: как жили узницы крупнейшего женского лагеря ГУЛАГа

«А.Л.Ж.И.Р»: крупнейшее женское трудовое поселение в СССР

Forbes
10 лет в ВТО: что дало России членство в организации 10 лет в ВТО: что дало России членство в организации

Вступление России в ВТО более 10 лет назад не привело к значительным изменениям

Forbes
«Добрый доктор Нильс»: история медбрата, который сотнями убивал пациентов «Добрый доктор Нильс»: история медбрата, который сотнями убивал пациентов

Когда дежурит Нильс Хёгель, смертность пациентов резко возрастает

VOICE
Если родители были токсичными: 5 защитных механизмов психики Если родители были токсичными: 5 защитных механизмов психики

Как сделать свою взрослую жизнь и отношения счастливее?

Psychologies
История одной вещи: духи «Красная Москва», символ советской парфюмерии История одной вещи: духи «Красная Москва», символ советской парфюмерии

Их цветочно-шипровый шлейф витал в театрах, ресторанах и универмагах

Правила жизни
Локальный бизнес и огород во дворе: как сообщества соседей помогают городу Локальный бизнес и огород во дворе: как сообщества соседей помогают городу

Почему соседи по дому и району все чаще объединяются?

Forbes
Нарциссы: кто это и как вести себя с этими людьми Нарциссы: кто это и как вести себя с этими людьми

Разбираемся, кто такие нарциссы и как с ними взаимодействовать

РБК
«Тараканы» руководителя: как мышление лидера влияет на команду «Тараканы» руководителя: как мышление лидера влияет на команду

Сотрудники перенимают модель поведения руководителя

Psychologies
Протесты, допинг и бункер в гараже: 10 документальных фильмов о современной России Протесты, допинг и бункер в гараже: 10 документальных фильмов о современной России

Самые острые и важные документальные фильмы о России последнего времени

Forbes
От бомбочек с содой к ягелю и морошке: как бренд крафтовой косметики из Излучинска нашел свою нишу От бомбочек с содой к ягелю и морошке: как бренд крафтовой косметики из Излучинска нашел свою нишу

Как аллергия приводит к новому хобби, а хобби превращается в бизнес

Inc.
Культ успеха: откуда взялись «инфоцыгане» и почему их марафоны так популярны? Культ успеха: откуда взялись «инфоцыгане» и почему их марафоны так популярны?

Чем последователи «успешного успеха» так сильно похожи на сектантов

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
Открыть в приложении