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

«С каждым вдохом: Удивительная история наших легких» «С каждым вдохом: Удивительная история наших легких»

О поиске препарата для борьбы с идиопатическим легочным фиброзом

N+1
МРТ-сканер в виде пиратской шхуны: как геймификация помогает в работе и жизни МРТ-сканер в виде пиратской шхуны: как геймификация помогает в работе и жизни

Как игры помогают добиваться целей в работе и в жизни?

Forbes
Жители двух европейских поселений начали выращивать просо около 1300 года до нашей эры Жители двух европейских поселений начали выращивать просо около 1300 года до нашей эры

Когда просо начали культивировать на территории современной Центральной Германии

N+1
Почему императоров убивают? Пример из истории России Почему императоров убивают? Пример из истории России

Почему убили императора Павла I

ТехИнсайдер
12 фраз, которые ни в коем случае нельзя говорить партнеру во время секса 12 фраз, которые ни в коем случае нельзя говорить партнеру во время секса

Список фраз, которые стоит избегать в постели

Psychologies
Как подключить ноутбук к монитору: провода необязательны Как подключить ноутбук к монитору: провода необязательны

Как легко подключить лэптоп к обычному монитору?

CHIP
Двигатель EmDrive в самом деле нарушает законы физики, или это очередной фейк? Двигатель EmDrive в самом деле нарушает законы физики, или это очередной фейк?

По словам изобретателя, этот двигатель опровергает принципы физики

ТехИнсайдер
«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
Цвет личности: что расскажет о вас выпускное платье Цвет личности: что расскажет о вас выпускное платье

Как цвет платья на выпускном отражает ваше психологическое состояние?

Psychologies
Скорость взаимодействия ридберговских кубитов приблизили к фундаментальному пределу Скорость взаимодействия ридберговских кубитов приблизили к фундаментальному пределу

Японским физикам удалось добиться обмена энергией между кубитами

N+1
Инсулиновая помпа восстановила структуру мозга у подростков-диабетиков Инсулиновая помпа восстановила структуру мозга у подростков-диабетиков

Как разные способы введения инсулина влияют на мозг подростков с диабетом

N+1
Какие тайны выдают дома Анастасии Волочковой, Николая Баскова и Яны Рудковской о своих владельцах — рассказывает эксперт Какие тайны выдают дома Анастасии Волочковой, Николая Баскова и Яны Рудковской о своих владельцах — рассказывает эксперт

О чем говорит дизайн домов знаменитостей

Maxim
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?

ТехИнсайдер
Правила жизни Мадонны Правила жизни Мадонны

Правила жизни королевы поп-музыки Мадонны

Правила жизни
История одной фотографии: пещера с золотом нацистов История одной фотографии: пещера с золотом нацистов

Реальные сокровища Рейха выглядели круче, чем в фильмах про Индиану Джонса!

Maxim
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
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
Бессмертие ей к лицу: почему после Бессмертие ей к лицу: почему после

Почему рухнула карьера Эшли Грин?

VOICE

Самый необычный постоялец отеля «Гельвеция»

Правила жизни
Иранские «ястребы» летят на российский авторынок Иранские «ястребы» летят на российский авторынок

Автомобили из Ирана, запчасти из Турции и Китая, курс на электромобильность

Эксперт
Как жить с карьеристом? Как жить с карьеристом?

Ваша «половина» слишком увлечена работой?

Psychologies

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

VOICE
Почему израильский танк Почему израильский танк

Танк "Меркава" была впервые задумана израильским генералом Исраэлем Талем

ТехИнсайдер
«Человек не имеет значения ни для кого, кроме самого себя» «Человек не имеет значения ни для кого, кроме самого себя»

Говард Лавкрафт о том, что по-настоящему ужасно

Weekend
Одержимость контролем и нарциссизм основательницы погубили один из самых многообещающих стартапов Азии — история Zilingo Одержимость контролем и нарциссизм основательницы погубили один из самых многообещающих стартапов Азии — история Zilingo

Как стартап-маркетплейс Zilingo взлетел и рухнул

VC.RU
7 способов повысить интеллект ребенка 7 способов повысить интеллект ребенка

Несколько простых советов, которые помогут улучшить работу детского мозга

Лиза
«Присваивать уже нечего, от прошлого остался один песок» «Присваивать уже нечего, от прошлого остался один песок»

Ирина Сандомирская о том, как реставрация переизобретала и уничтожала прошлое

Weekend
Как покупать винил: для чайников и продвинутых Как покупать винил: для чайников и продвинутых

Где и как приобретать пластинки в России, как не купить ерунду?

Maxim
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
Шансы выжить невелики: что будет, если человека ударит молнией Шансы выжить невелики: что будет, если человека ударит молнией

Электрические разряды редко проходят для людей без последствий

Вокруг света
Открыть в приложении