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

«Алхимия и жизнь» «Алхимия и жизнь»

Как люди и материалы меняли друг друга

N+1
Как перестать лениться и начать действовать: советы писателя Эрика Баркера Как перестать лениться и начать действовать: советы писателя Эрика Баркера

Как начать работать и довести дело до конца?

Правила жизни
Может ли солнечная буря оставить всю Землю без интернета? Может ли солнечная буря оставить всю Землю без интернета?

Какой мощности нужна солнечная буря, чтобы вырубить всю Сеть на Земле

TechInsider
Два фактора ожирения, о которых мало говорят: мнение эксперта Два фактора ожирения, о которых мало говорят: мнение эксперта

Факторы, которые постоянно упускаются при лечении ожирения

TechInsider
Кто такой философ Ильин, которого постоянно цитирует Путин Кто такой философ Ильин, которого постоянно цитирует Путин

Кто же такой любимый философ Путина?

Maxim
Вместо сына: зачем афганским девочкам дают мужские имена Вместо сына: зачем афганским девочкам дают мужские имена

Бача-пош: что это за практика и как она влияет на афганок?

Forbes
Наталья Подольская и Владимир Пресняков. «Так и живем: один подумал — другой сказал» Наталья Подольская и Владимир Пресняков. «Так и живем: один подумал — другой сказал»

Интервью с Натальей Подольской о ее детях, программах и песнях

Коллекция. Караван историй
Весь мозг на одном кристалле. Будущее мемристоров приближается Весь мозг на одном кристалле. Будущее мемристоров приближается

Мемристорная вычислительная техника может прийти на смену традиционной

TechInsider
Как актриса Нишель Николс и сериал «Стартрек» помогли движению за гражданские права в США Как актриса Нишель Николс и сериал «Стартрек» помогли движению за гражданские права в США

Как роль Нишель Николс в космической франшизе повлияла на права женщин в США

СНОБ
8 способов обмануть аппетит (например во время интервального голодания) 8 способов обмануть аппетит (например во время интервального голодания)

Можно ли убедить организм, что он не голоден?

Inc.
Этих слов нет в русском языке, но мы почему-то их произносим. А вы знали? Этих слов нет в русском языке, но мы почему-то их произносим. А вы знали?

Проверим, кто все это время говорил неправильно?

TechInsider
Что значит смерть Михаила Горбачева для россиян: комментарий психолога Что значит смерть Михаила Горбачева для россиян: комментарий психолога

Смерть Михаила Горбачева — новая перестройка, но уже в сознании?

Psychologies
7 российских брендов, которые используют традиционные элементы в дизайне одежды 7 российских брендов, которые используют традиционные элементы в дизайне одежды

Российские бренды, вдохновленные сказками и историей

СНОБ
Ее зверски пытали, но маленькая героиня не сдала своих: за что немцы зверски расправились с Зоей Космодемьянской Ее зверски пытали, но маленькая героиня не сдала своих: за что немцы зверски расправились с Зоей Космодемьянской

Положение на фронте с каждым днем становилось все хуже

TechInsider
«Черная птица»: зачем смотреть криминальную драму с Тэроном Эджертоном в главной роли «Черная птица»: зачем смотреть криминальную драму с Тэроном Эджертоном в главной роли

«Черная птица» — одна из лучших новинок в жанре криминальной драмы

Forbes
Владислав Миллер: «Я четко понимал, что если сейчас не оправдаю ожиданий Машкова, второго шанса не будет!» Владислав Миллер: «Я четко понимал, что если сейчас не оправдаю ожиданий Машкова, второго шанса не будет!»

Со стороны его путь видится как безусловное везение. Но случайностей не бывает

Коллекция. Караван историй
Электрон попал внутрь полости октафторкубана Электрон попал внутрь полости октафторкубана

Химики из Японии впервые синтезировали полностью фторированный аналог кубана

N+1
Как появилось знаменитое розовое платье Мэрилин Монро Как появилось знаменитое розовое платье Мэрилин Монро

Кто одевал Монро и почему сработал один из самых известных нарядов Монро?

Правила жизни
Правила жизни Роберта Де Ниро Правила жизни Роберта Де Ниро

Правила жизни актера Роберта Де Ниро

Правила жизни
«Тошнит от школы». Почему дети болеют перед контрольными «Тошнит от школы». Почему дети болеют перед контрольными

О том, как на самом деле взаимодействует психическое и телесное

СНОБ
Что делает мужчину сексуальным: 11 возбуждающих качеств Что делает мужчину сексуальным: 11 возбуждающих качеств

«Что ты замечаешь в мужчине в первую очередь?»

Psychologies
Кто сильнее – карбон или титан? Команда гиков сравнила реакцию обоих материалов на сжатие Кто сильнее – карбон или титан? Команда гиков сравнила реакцию обоих материалов на сжатие

Парни решили проверить, насколько суперматериалы действительно «супер»

TechInsider
История Товия, или почему ветхозаветные сюжеты стали популярны в эпоху барокко? История Товия, или почему ветхозаветные сюжеты стали популярны в эпоху барокко?

Еще одна интересная картина из постоянной экспозиции Эрмитажа

Правила жизни
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
«Его считают трусом, но он был храбрее всех»: краткая биография Михаила Горбачева «Его считают трусом, но он был храбрее всех»: краткая биография Михаила Горбачева

Как жил и чем запомнится первый и единственный президент СССР

СНОБ
Как узнать, подойдет ли игра на ПК? Два простых метода Как узнать, подойдет ли игра на ПК? Два простых метода

Способы, которые помогут понять, подходит ли игра по системным требованиям

CHIP
Режиссер Келли Райхардт — о фильме «Первая корова», внутренней кухне кино и о том, как снимать кино об Америке начала XIX века Режиссер Келли Райхардт — о фильме «Первая корова», внутренней кухне кино и о том, как снимать кино об Америке начала XIX века

Вспоминаем наше интервью с Келли Райхардт о картине «Первая корова»

Правила жизни
10 вещей, которые нельзя делать с кошкой 10 вещей, которые нельзя делать с кошкой

10 вещей, которые могут навредить вашей кошке

Maxim
Платят немного, катаешься всю ночь: как работают люди, которые по ночам моют и перегоняют каршеринг Платят немного, катаешься всю ночь: как работают люди, которые по ночам моют и перегоняют каршеринг

Cтоит ли этот заработок бессонной ночи и большой материальной ответственности

VC.RU
«Каждый день?»: как часто необходимо мыться «Каждый день?»: как часто необходимо мыться

Как найти золотую середину в вопроса регулярной гигиены?

Psychologies
Открыть в приложении