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

Чернохвостые оленихи унаследовали миграционные маршруты матерей Чернохвостые оленихи унаследовали миграционные маршруты матерей

Как самки оленей учатся мигрировать у собственных матерей

N+1
Магия кристалла Магия кристалла

Многогранный и статусный интерьер просторной квартиры в центре столицы

SALON-Interior
Мухи распространили украденные у муравьев семена мирмекохорных растений Мухи распространили украденные у муравьев семена мирмекохорных растений

Как двукрылые насекомые распространяют семена

N+1
«А судьи кто?»: как искусственный интеллект помогает человеку в суде «А судьи кто?»: как искусственный интеллект помогает человеку в суде

Способны ли роботы заменить судью и насколько это этично?

ТехИнсайдер
Как справиться с текучестью кадров Как справиться с текучестью кадров

Как эффективно работать с персоналом и уменьшить риск ухода сотрудников

Inc.
Ломать и строить Ломать и строить

Пожары, наводнения и набеги врагов развивали градостроительство

Вокруг света
8 фильмов для тех, кто не готов прощаться с летом 8 фильмов для тех, кто не готов прощаться с летом

Чтобы задержаться в атмосфере лета, достаточно включить любой фильм из подборки

Psychologies
Чем отмыть зеленку в домашних условиях: любимую одежду еще можно спасти Чем отмыть зеленку в домашних условиях: любимую одежду еще можно спасти

Попробуем вывести пятно от зеленки с цветных и белых вещей в домашних условиях

ТехИнсайдер
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
«Театр — лучший психолог»: режиссер Юрий Грымов об абортах, антиутопиях и психотерапии «Театр — лучший психолог»: режиссер Юрий Грымов об абортах, антиутопиях и психотерапии

Театральный режиссер Юрий Грымов — о вечных и устаревающих текстах

Psychologies
5 новых русских романов, которые стоит прочитать 5 новых русских романов, которые стоит прочитать

Книги, которые дадут цельное представление о современной российской литературе

Maxim
4 фразы нового партнера, которые должны стать для вас «красными флажками» 4 фразы нового партнера, которые должны стать для вас «красными флажками»

Как распознать сигналы, говорящие о нездоровых или даже опасных отношениях

Psychologies
Открывая тайны Открывая тайны

Русскому географическому обществу исполняется 177 лет

Отдых в России
Люди сжульничали независимо от предыдущей победы или поражения Люди сжульничали независимо от предыдущей победы или поражения

От чего зависит жульничество в азартных играх?

N+1
У живой клетки взяли половину цитоплазмы и секвенировали ее транскриптом У живой клетки взяли половину цитоплазмы и секвенировали ее транскриптом

Метод, позволяющий расшифровать транскриптом отдельных клеток, не убивая их

N+1
Юпитер ограничил параметры темной материи Юпитер ограничил параметры темной материи

Физики предложили новый метод для ограничения параметров темной материи

N+1
Два в одном: спортивный болид и электрокар в концепции Porsche Taycan Два в одном: спортивный болид и электрокар в концепции Porsche Taycan

Porsche Taycan принято считать первым электромобилем немецкого концерна Porsche

ТехИнсайдер
Почему не приходят уведомления в Android: 5 причин и способы их решения Почему не приходят уведомления в Android: 5 причин и способы их решения

Пользователи Android часто сталкиваются с отсутствием уведомлений от приложений

CHIP
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
Как диагностировали беременность до изобретения тестов и анализов? Ты удивишься! Как диагностировали беременность до изобретения тестов и анализов? Ты удивишься!

Как определяли наличие беременности до того, как изобрели анализ крови и тесты?

VOICE
Когда голод превращается в раздражительность: 3 совета для контроля эмоций Когда голод превращается в раздражительность: 3 совета для контроля эмоций

Как телесные ощущения воздействуют на эмоции

Psychologies
Не только «Брат-2»: самые скрепные отечественные фильмы про русских за границей Не только «Брат-2»: самые скрепные отечественные фильмы про русских за границей

Как советские и российские режиссеры видели соотечественников за границей?

Maxim
Ниоткуда, с любовью Ниоткуда, с любовью

SUV как повод к ресентименту

Автопилот
Послевоенные преступления Послевоенные преступления

Жан-Пьер Мельвиль и его нуары

Weekend
15 главных фактов о коньяке, без которых его просто стыдно пить 15 главных фактов о коньяке, без которых его просто стыдно пить

12 фактов о самом благородном из алкогольных напитков

Maxim
«Слежка за бывшими приводит к зависимости»: как заняться своей жизнью «Слежка за бывшими приводит к зависимости»: как заняться своей жизнью

Как появляется зависимость от слежки за бывшим партнером?

Psychologies
Как подростки снимали фильм «Дух сейда» для проекта «Кинолаборатория» Как подростки снимали фильм «Дух сейда» для проекта «Кинолаборатория»

«Сноб» поговорил с командой фильма «Дух сейда» о том, что дал им этот проект

СНОБ
Что должно быть в машине: 25+ необходимых вещей Что должно быть в машине: 25+ необходимых вещей

Автомобиль не склад, однако множество вещей в нем возить необходимо

РБК
Задача-максимум: как правильно ставить перед собой цели и достигать их Задача-максимум: как правильно ставить перед собой цели и достигать их

Почему часто мы оказываемся слишком далеко от поставленных задач?

Psychologies
«Я пишу те книги, которые хотела бы читать сама». Писательница Вера Камша об «Этерне», «Игре престолов» и золотом веке российской фантастики «Я пишу те книги, которые хотела бы читать сама». Писательница Вера Камша об «Этерне», «Игре престолов» и золотом веке российской фантастики

Вера Камша — о том, как решиться на экранизацию собственной книги?

СНОБ
Открыть в приложении