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

Пятнистую гиену встретили в Египте впервые за 5000 лет Пятнистую гиену встретили в Египте впервые за 5000 лет

В Гебель-Эльба, Египет, впервые за 5000 лет встретили пятнистую гиену

N+1
7 вопросов о здоровье, которые стоит задать матери 7 вопросов о здоровье, которые стоит задать матери

Предугадайте свои болезни, узнав, о чем стоит беспокоиться по материнской линии

Psychologies
Хронический стресс ухудшил слух мышей Хронический стресс ухудшил слух мышей

У мышей под действием хронического стресса ухудшился слух

N+1
Что такое настоящая любовь к женщине: смешная и мудрая цитата Романа Карцева Что такое настоящая любовь к женщине: смешная и мудрая цитата Романа Карцева

Монологи Романа Карцева смешат нас до сих пор

VOICE
Целибат сведет в могилу: почему не заниматься сексом смертельно опасно Целибат сведет в могилу: почему не заниматься сексом смертельно опасно

Наука в очередной раз доказала, что секс — это лучшее лекарство

Maxim
Пространство для роскоши. Очень крутые минивэны из Китая Пространство для роскоши. Очень крутые минивэны из Китая

Шику и пафосу этих китайских автобусов позавидуют многие лимузины

РБК
Не край света: почему вам нужно съездить во Владивосток Не край света: почему вам нужно съездить во Владивосток

Почему бы не отправиться на Дальний Восток?

Правила жизни
Конечность: выдающиеся руки выдающихся людей. Фотоистория Конечность: выдающиеся руки выдающихся людей. Фотоистория

Руки, которые сыграли 5 тысяч концертов и выкопали 150 тонн картофеля

Правила жизни
Имеют ли право судебные власти Имеют ли право судебные власти

Юрист анализирует право человека на частную жизнь его мозга

ТехИнсайдер
Хлебное место Хлебное место

Экспедиция на «буханке» в деревню, которой нет

Автопилот
Человечество может погибнуть при экстремальных вариантах изменения климата Человечество может погибнуть при экстремальных вариантах изменения климата

«Четырех всадника» климатического апокалипсиса

ТехИнсайдер
Есть ли у растений нервы? Есть ли у растений нервы?

Нервов у растений нет, во всяком случае, в том виде, в каком они есть у животных

Наука и жизнь
20 лучших мультфильмов с черным юмором 20 лучших мультфильмов с черным юмором

Мультфильмы, к которым нельзя пускать детей. Да и взрослых тоже. Никогошеньки!

Maxim
Зачем изучать искусство: 5 причин Зачем изучать искусство: 5 причин

Как искусство развивает наш кругозор и снимает тревожность?

Psychologies
Плоды осени: самые полезные ягоды, овощи и фрукты Плоды осени: самые полезные ягоды, овощи и фрукты

Осенний урожай очень богат и разнообразен

ТехИнсайдер
Воронка истощения: что это такое и как из нее выбраться Воронка истощения: что это такое и как из нее выбраться

Вроде бы все в порядке — семья, работа. Но в то же время совсем не в порядке...

Psychologies
Доисторические британцы раздробили редкий горный хрусталь и положили в погребения Доисторические британцы раздробили редкий горный хрусталь и положили в погребения

Он символизировал трансформацию мертвых и их связь с живыми

N+1
Ищу проверенного косметолога Ищу проверенного косметолога

7 «красных флажков» при знакомстве с косметологом

Лиза
Топ-10 лучших вариантов осеннего маникюра с акцентом: ты должна их попробовать! Топ-10 лучших вариантов осеннего маникюра с акцентом: ты должна их попробовать!

Маникюр с акцентом на один-два ногтя

VOICE
7 романов и циклов космической фантастики, которые буквально просятся на экраны 7 романов и циклов космической фантастики, которые буквально просятся на экраны

Фантастические циклы, которые перенесут тебя на просторы космоса

ТехИнсайдер
Польза и вред спортивного питания: улучшают ли пищевые добавки физическую форму Польза и вред спортивного питания: улучшают ли пищевые добавки физическую форму

Врач — о плюсах и минусах спортивного питания

ТехИнсайдер
Рождественское озарение: как Маргарет Штайфф придумала плюшевых мишек Тедди Рождественское озарение: как Маргарет Штайфф придумала плюшевых мишек Тедди

Мир никогда бы не узнал о медвежонке Тедди, не прояви упорство Маргарет Штайфф

Forbes
Время пить из самовара: как и зачем выбирать водогрейную машину в XXI веке Время пить из самовара: как и зачем выбирать водогрейную машину в XXI веке

Есть ли у тебя самовар, товарищ? Нет? Напрасно!

Maxim
Возьмем себя в руки Возьмем себя в руки

Мастер-класс «эрогенной анатомии»

Psychologies
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.
Моторы-миллионники: четыре уникальных двигателя из прошлого Моторы-миллионники: четыре уникальных двигателя из прошлого

Именно они вызвали к жизни легенду о том, что “раньше машины были надёжнее”

ТехИнсайдер
«Мальчики не плачут»: в чем вред запрета на эмоции «Мальчики не плачут»: в чем вред запрета на эмоции

Почему вредно запрещать детям жаловаться и ныть?

Psychologies
Первые встречи людей и неандертальцев не были мирными. Древняя оружейная мастерская в Румынии Первые встречи людей и неандертальцев не были мирными. Древняя оружейная мастерская в Румынии

Археологи исследуют в западной Румынии древнюю стоянку Homo Sapiens

ТехИнсайдер
«Я стесняюсь говорить о своих желаниях»: как преодолеть робость и получать от окружающих то, что нам нужно «Я стесняюсь говорить о своих желаниях»: как преодолеть робость и получать от окружающих то, что нам нужно

Как справиться с нерешительностью?

Psychologies
Свободные женщины 1920-х: как японские модан гару бросали вызов традиционалистам Свободные женщины 1920-х: как японские модан гару бросали вызов традиционалистам

Кем были модан гару и как они расшатали японское общество?

Forbes
Открыть в приложении