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

Паразит из юрского периода подтвердил происхождение скребней от коловраток Паразит из юрского периода подтвердил происхождение скребней от коловраток

Как находка палеонтологов определила систематическое положение скребней

N+1
Женщина с молотом: почему фильм «Тор: любовь и гром» не смог преодолеть неравенство Женщина с молотом: почему фильм «Тор: любовь и гром» не смог преодолеть неравенство

Смогли ли Marvel внедрить супергеройское кино в феминистский контекст?

Forbes
Бактерии совершают самоубийство, чтобы спасти свою колонию от вирусов Бактерии совершают самоубийство, чтобы спасти свою колонию от вирусов

Кишечная палочка использует ранее неизвестную противовирусную систему

ТехИнсайдер
Куркумин и антибиотики в кухонном шкафу: что нужно есть, чтобы повышать иммунитет Куркумин и антибиотики в кухонном шкафу: что нужно есть, чтобы повышать иммунитет

Отрывок из книги «Что мы знаем (и не знаем) о еде»

Forbes
Если все тряпки закончились: 5 предметов домашнего обихода, которыми можно вытирать пыль Если все тряпки закончились: 5 предметов домашнего обихода, которыми можно вытирать пыль

Чем, кроме тряпки, можно эффективно удалить пыль с любой поверхности

ТехИнсайдер
Миф или правда: смартфоны с мощным процессором быстрее садятся? Миф или правда: смартфоны с мощным процессором быстрее садятся?

Процессоры для смартфонов — производительность за энергопотребление?

CHIP
Как бессонница вдохновила бывшего консультанта придумать систему домашнего освещения, которая бережет ваши глаза (и психику) Как бессонница вдохновила бывшего консультанта придумать систему домашнего освещения, которая бережет ваши глаза (и психику)

Колин Биллингс терял сон

Inc.
Прямые траектории миграции мертвых голов указали на наличие внутреннего компаса Прямые траектории миграции мертвых голов указали на наличие внутреннего компаса

Вероятно, бражники ориентируются по ландшафту и магнитному полю Земли

N+1
«Мы знаем, чего хотят мамы» «Мы знаем, чего хотят мамы»

Алиса Лобанова определенно живет в Стране чудес

OK!
Больше энергии и меньше тревоги: откуда брать витамин В12? Больше энергии и меньше тревоги: откуда брать витамин В12?

Важно не забывать включать в свой рацион пищу богатую витамином В12

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
Что делать с кабачками? 3 необычных рецепта, которые спасут, если тебе опять всучили кабачок Что делать с кабачками? 3 необычных рецепта, которые спасут, если тебе опять всучили кабачок

Что делать, если у вас слишком много кабачков?

VOICE
Зачем TikTok база изображений сексуализированного насилия над несовершеннолетними Зачем TikTok база изображений сексуализированного насилия над несовершеннолетними

С какими материалами работают модераторы контента в TikTok?

Forbes
Как мы дошли до спотифая? Краткая история звукозаписи Как мы дошли до спотифая? Краткая история звукозаписи

Звучащая речь из 19 века преодолела свой путь в 21 век силами не одного ученого

ТехИнсайдер

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

VOICE
6 главных ошибок при заваривании чая, превращающих благородный напиток в яд 6 главных ошибок при заваривании чая, превращающих благородный напиток в яд

Может ли чай быть вреден для здоровья?

ТехИнсайдер
«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
Сильные и опасные: 8 пород собак, которых нельзя заводить, если у тебя дети Сильные и опасные: 8 пород собак, которых нельзя заводить, если у тебя дети

Собаки, которые не очень ладят с детьми

VOICE
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
Как обустроить гостиную и не разориться. Советы от эксперта Как обустроить гостиную и не разориться. Советы от эксперта

Гостиная – место встречи всех членов семьи и друзей. Как ее обустроить?

Лиза
Нужно ли говорить ребенку, что он приемный: личный опыт читательницы и комментарий психолога Нужно ли говорить ребенку, что он приемный: личный опыт читательницы и комментарий психолога

Правильно ли беречь тайну усыновления от самого ребенка?

Psychologies
Возьмем себя в руки Возьмем себя в руки

Мастер-класс «эрогенной анатомии»

Psychologies
Как укоренить розу из букета в домашних условиях Как укоренить розу из букета в домашних условиях

Срезанный цветок можно укоренить в домашних условиях

ТехИнсайдер
Кристоф Андре: «Как я упражняюсь в счастье» Кристоф Андре: «Как я упражняюсь в счастье»

Отрывок из книги Кристофа Андре «И не забудь быть счастливым»

Psychologies
«Обидчивый маньяк»: история Николая Дудина, который убивал всех, кто ему грубил «Обидчивый маньяк»: история Николая Дудина, который убивал всех, кто ему грубил

Николай Дудин поставил печальный рекорд по количеству жертв

VOICE
Инструмент мечты или экзистенциальная угроза: сможет ли нейросеть заменить художника Инструмент мечты или экзистенциальная угроза: сможет ли нейросеть заменить художника

Человек vs машина: кто способен лучше рисовать картины?

Forbes
Блефаропластика: операция на веках, которая возвращает лицу молодость Блефаропластика: операция на веках, которая возвращает лицу молодость

Блефаропластика – малоинвазивная операция на верхних и нижних веках

ТехИнсайдер
Принцесса Диана: истоки культа Принцесса Диана: истоки культа

Как появился миф о прекрасной принцессе Диане?

Psychologies
Формула долголетия: 5 книг, которые помогут вам привить полезные привычки Формула долголетия: 5 книг, которые помогут вам привить полезные привычки

Книги, которые помогут сформировать привычки, ведущие к счастью и богатству

ТехИнсайдер
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
Открыть в приложении