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

Жидкий свет сымитировал черную дыру Жидкий свет сымитировал черную дыру

Как ученые заставили поток поляритонов вести себя подобно черной дыре

N+1
Есть ли толк от интервального голодания: ученые попытались разобраться, но в итоге запутались еще больше Есть ли толк от интервального голодания: ученые попытались разобраться, но в итоге запутались еще больше

В чем секрет интервального голодания?

ТехИнсайдер
CAR-NK-терапия из донорских стволовых клеток помогла пациентке с системной склеродермией CAR-NK-терапия из донорских стволовых клеток помогла пациентке с системной склеродермией

Исследователи сообщили об успешном лечении тяжелой системной склеродермии

N+1
Эффективны ли 30-дневные фитнес-челленджи: тонкости таких тренировок Эффективны ли 30-дневные фитнес-челленджи: тонкости таких тренировок

Можно ли за месяц сбросить вес и полюбить спорт?

ТехИнсайдер
Астероидные кольца, сила гравитации и сжатие звездного облака: откуда взялась Луна Астероидные кольца, сила гравитации и сжатие звездного облака: откуда взялась Луна

Почему ни одна из гипотез не может объяснить, как на самом деле «родилась» Луна

Maxim
Сына никогда не видел, а дочь встретил однажды и потом тосковал до самой смерти: как сложилась судьба детей Маяковского Сына никогда не видел, а дочь встретил однажды и потом тосковал до самой смерти: как сложилась судьба детей Маяковского

Дети Маяковского родились и жили в разных странах

ТехИнсайдер
Повлиять на качество Повлиять на качество

Если в ваших интимных зонах что-то пошло не так, на помощь придут специалисты

Psychologies
Потерянный человек в потерянном раю Потерянный человек в потерянном раю

Памяти Натальи Нестеровой

Weekend
«Совместное родительство — это предприятие»: как отцы включаются в заботу о детях «Совместное родительство — это предприятие»: как отцы включаются в заботу о детях

Почему в России до сих пор есть проблемы с включением отцов в воспитание детей

Forbes
Все время спешим и ничего не успеваем: виноват ли в этом цифровой прогресс? Все время спешим и ничего не успеваем: виноват ли в этом цифровой прогресс?

Отрывок из книги «Времени в обрез: ускорение жизни при цифровом капитализме»

Psychologies
Как возникли Гималаи. Новое исследование движения индийской тектонической плиты Как возникли Гималаи. Новое исследование движения индийской тектонической плиты

Могут ли континенты бегать?

ТехИнсайдер
Люди + технологии = любовь. Как не терять связь даже на разных концах мира Люди + технологии = любовь. Как не терять связь даже на разных концах мира

Самые удивительные способы быть ближе даже сквозь расстояния

Правила жизни
Как создать финансовую подушку безопасности Как создать финансовую подушку безопасности

Как сформировать финансовую подушку, можно ли иногда изымать из нее средства?

Psychologies
Сосредоточьтесь на чем-то одном: как многозадачность вредит нашему здоровью и отношениям Сосредоточьтесь на чем-то одном: как многозадачность вредит нашему здоровью и отношениям

Многозадачность на самом деле снижает нашу общую продуктивность

Psychologies
Какова вероятность погибнуть от космического мусора? Какова вероятность погибнуть от космического мусора?

Знаешь ли ты, что нам на голову постоянно из космоса что-то валится?

Maxim
Навязанные «удобства» Навязанные «удобства»

Без чего автомобиль может легко обойтись?

Автопилот
10 фактов о водке, которые ты скорее всего не знал 10 фактов о водке, которые ты скорее всего не знал

Думаешь, знаешь о водке все? Спорим на бутылку коньяка, что нет?

Maxim
Ни отеля, ни лошадей: 5 советов, как не испортить себе отпуск невнимательностью к деталям Ни отеля, ни лошадей: 5 советов, как не испортить себе отпуск невнимательностью к деталям

Два москвича собрались в горы, но вместо релакса получили череду казусов

Вокруг света
Когда (не) поздно начать Когда (не) поздно начать

У желаний нет возраста

Psychologies
Почему императоров убивают? Пример из истории России Почему императоров убивают? Пример из истории России

Почему убили императора Павла I

ТехИнсайдер
«Цена утопии». История российской модернизации «Цена утопии». История российской модернизации

Отрывок из книги «Цена утопии» — как Россия пыталась реализовать утопию

N+1
По законам геометрии По законам геометрии

Оригинальная кровля делает неповторимым внешний облик этого частного владения

SALON-Interior
Светочувствительные метки сделали бумажную книгу интерактивной Светочувствительные метки сделали бумажную книгу интерактивной

Интерактивная книга, которая максимально приближена к обычной бумажной книге

N+1
Обезболивающие препараты могут усугубить болезнь: новые доказательства Обезболивающие препараты могут усугубить болезнь: новые доказательства

Снимая воспаление, эти лекарства провоцируют превращение боли в хроническую

Psychologies
Как переоформить автомобиль разными способами Как переоформить автомобиль разными способами

Переоформление автомобиля: нормы закона и нюансы

РБК
У меня FOBO: как «страх лучшего варианта» парализует человека при принятии решений У меня FOBO: как «страх лучшего варианта» парализует человека при принятии решений

Что на самом деле кроется за этой аббревиатурой FOBO?

Forbes
Одиноко сидит город Одиноко сидит город

Все чаще слышны разговоры о том, что у больших городов нет будущего

Вокруг света
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
3 современные российские книги о детско-родительской травме 3 современные российские книги о детско-родительской травме

Бибилиотерапия, которая поможет осмыслить детско-родительские травмы

Psychologies
Кролики и все, что о них следует знать владельцам: привычки, диета и другие факты Кролики и все, что о них следует знать владельцам: привычки, диета и другие факты

Кролики — социальные животные, о которых вы мало знаете

ТехИнсайдер
Открыть в приложении