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

«Яды: между жизнью и смертью» «Яды: между жизнью и смертью»

Как появился первый пероральный антикоагулянт

N+1
«Хочу быть вместе с ней»: каким был Михаил Горбачев в мемуарах своей жены Раисы «Хочу быть вместе с ней»: каким был Михаил Горбачев в мемуарах своей жены Раисы

В день смерти Михаила Горбачева Forbes Woman обратился к мемуарам его жены Раисы

Forbes
Эта компания построит грандиозное сооружение прямо на орбите — до сих пор никто такого не делал даже близко Эта компания построит грандиозное сооружение прямо на орбите — до сих пор никто такого не делал даже близко

Space Solar построит орбитальную электростанцию с использованием роботов

Inc.
«Да я из-за тебя…»: 20 фраз, которые выдадут в мужчине токсичного отца «Да я из-за тебя…»: 20 фраз, которые выдадут в мужчине токсичного отца

Какие фразы свидетельствуют о том, что мужчина — токсичный родитель?

Psychologies
7 фруктов, которые нельзя хранить в холодильнике: мнение шеф-повара 7 фруктов, которые нельзя хранить в холодильнике: мнение шеф-повара

Каким фруктам не место в холодильнике

VOICE
«Эзопов язык уже невозможен»: Ольга Сутулова о переменах в кино и женской повестке «Эзопов язык уже невозможен»: Ольга Сутулова о переменах в кино и женской повестке

Актриса Юля Варшавская — как меняется женская повестка в российском кино

Forbes
Стесняюсь спросить: почему женщинам бывает тяжело достичь оргазма с партнером? Стесняюсь спросить: почему женщинам бывает тяжело достичь оргазма с партнером?

Что делать, если оргазм не наступает без подручных средств?

Правила жизни
«Я не знаю, как перестать качаться на этих эмоциональных качелях»: три истории мужского абьюза «Я не знаю, как перестать качаться на этих эмоциональных качелях»: три истории мужского абьюза

Делимся историями женщин, ставших жертвами или свидетельницами мужского абьюза

Psychologies
Простой способ избавиться от похмелья: средство, о котором не говорят Простой способ избавиться от похмелья: средство, о котором не говорят

Существует ли средство от похмелья и эффективно ли оно?

ТехИнсайдер
Как правильно вести себя с ребенком с тяжелым заболеванием Как правильно вести себя с ребенком с тяжелым заболеванием

Есть ли разница в отношении к больному и здоровому ребенку?

Psychologies
6 Изобретений Золотого века, которые изменили мир 6 Изобретений Золотого века, которые изменили мир

Без этих изобретений Золотого века наш мир был бы совсем другим

ТехИнсайдер
Фото на документы Фото на документы

Культурный кринж, последователь Альберта Энштейна и крылья Костромы

Автопилот
Инстаграмное место: как соцсети изменили представления об идеальном пространстве Инстаграмное место: как соцсети изменили представления об идеальном пространстве

Отрывок из книги «Формула грез» — почему минимализм превратился в эстетику

Forbes
Репродуктивный потенциал Репродуктивный потенциал

И хотя родить можно в весьма зрелом возрасте, подготовиться лучше заранее

Собака.ru
10 современных фильмов о выживании 10 современных фильмов о выживании

Фильмы о том, как выжить в снегах, в самолетах и в лапах диких животных

Maxim
Спортсменка по призванию: как Софья Мальцева открыла женщинам дорогу в большой теннис Спортсменка по призванию: как Софья Мальцева открыла женщинам дорогу в большой теннис

Она пришла в теннис и стала одной из самых ярких чемпионок своего времени

Forbes
Синдром одомашнивания: отрывок из книги «Парадокс добродетели» Ричарда Рэнгема Синдром одомашнивания: отрывок из книги «Парадокс добродетели» Ричарда Рэнгема

Почему людям свойственны одновременно доброта и жестокость?

СНОБ
Растеряши и непоседы Растеряши и непоседы

Что такое СДВГ у детей и взрослых

Лиза
«Джуны» не нужны: почему выпускникам IT-курсов стало сложнее найти работу «Джуны» не нужны: почему выпускникам IT-курсов стало сложнее найти работу

Что может помочь молодым IT-специалистам с трудоустройством

Forbes
«Самое опасное звено — сам человек»: как воруют криптовалюту и можно ли ее вернуть «Самое опасное звено — сам человек»: как воруют криптовалюту и можно ли ее вернуть

Как у криптовалютных инвесторов пропадают цифровые активы

Forbes
«У чёрта на куличках» — это где? Даем геолокацию «куличек», где обитал тот самый чëрт «У чёрта на куличках» — это где? Даем геолокацию «куличек», где обитал тот самый чëрт

«У черта на куличках» есть реальная историческая основа, и даже конкретное место

ТехИнсайдер
Как устроена система охлаждения двигателя: что должен знать каждый Как устроена система охлаждения двигателя: что должен знать каждый

Что нужно знать о системе охлаждения двигателя, чтобы авто работало исправно

РБК
Бескровная дуэль, катание на костях и другие забытые виды спорта: отрывок из книги Бескровная дуэль, катание на костях и другие забытые виды спорта: отрывок из книги

Отрывок из книги Эдварда Брука-Хитчинга — о том, как наши предки проводили досуг

СНОБ
Хайп мирового масштаба от исследователя NASA. Кто придумал нейросеть Midjourney и отберет ли она работу у живых художников и дизайнеров? Хайп мирового масштаба от исследователя NASA. Кто придумал нейросеть Midjourney и отберет ли она работу у живых художников и дизайнеров?

Может ли машина заменить живых дизайнеров? История нейросети Midjourney

Inc.
Репрессии, геноцид, войны: 20 фильмов о коллективной травме и катастрофах прошлого Репрессии, геноцид, войны: 20 фильмов о коллективной травме и катастрофах прошлого

Фильмы об исторических катастрофах и о попытках осмыслить природу зла

Forbes
Почему пора перестать считать целлюлит недостатком Почему пора перестать считать целлюлит недостатком

Целлюлит — не болезнь: новый взгляд на проблему

Лиза
Забытый король вестернов Том Микс: ковбой с простреленным горлом и легенда Голливуда Забытый король вестернов Том Микс: ковбой с простреленным горлом и легенда Голливуда

Том Микс — реальный ковбой со сломанным носом и простреленным горлом

Maxim
Почему наш стул коричневого цвета? Почему наш стул коричневого цвета?

Какают все, но почему наш стул именно коричневого цвета?

ТехИнсайдер
Наш мозг считает быстрее всего не слева направо, а снизу вверх Наш мозг считает быстрее всего не слева направо, а снизу вверх

Самое удобное для нашего мозга расположение чисел — в столбик снизу вверх

ТехИнсайдер
Принцесса Диана: истоки культа Принцесса Диана: истоки культа

Как появился миф о прекрасной принцессе Диане?

Psychologies
Открыть в приложении