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

Гейдельбергский человек из Петралонской пещеры умер не меньше 277 тысяч лет назад Гейдельбергский человек из Петралонской пещеры умер не меньше 277 тысяч лет назад

Как ученые установили датировку древнего черепа из пещеры Петралона

N+1
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
Геологи раскрыли тайну Великого Лиссабонского землетрясения XVIII века Геологи раскрыли тайну Великого Лиссабонского землетрясения XVIII века

Как землетрясение 1755 года изменило Европу: научное объяснение катастрофы века

ТехИнсайдер
О чем разговаривать с пожилыми людьми? О чем разговаривать с пожилыми людьми?

Как избежать взаимного раздражения во время разговора с пожилыми родителями?

Psychologies
Найден способ омолодить стареющие клетки мозга Найден способ омолодить стареющие клетки мозга

Обратить старость вспять реально, причем на это понадобится всего один день

ТехИнсайдер
Сталинская скорость Сталинская скорость

Несбывшиеся мечты о рекордных автомобилях

Автопилот
Улика — царица доказательств Улика — царица доказательств

Как расследование преступлений стало искусством

Weekend
Николь Кидман: небесная звезда Николь Кидман: небесная звезда

Даже муж никогда не знает, что она вновь выкинет, какую вытянет карту из колоды

Караван историй
Сойти с пути: как топ-менеджеру успешно перейти из кризисной отрасли в растущую Сойти с пути: как топ-менеджеру успешно перейти из кризисной отрасли в растущую

Кому доступен кросс-индустриальный переход и как его упростить

Forbes
Как перестать пускать деньги на ветер: 4 работающих совета Как перестать пускать деньги на ветер: 4 работающих совета

Если постараться, перевоспитать можно даже отъявленного транжиру!

VOICE
Мест нет: что такое овербукинг и как он может помешать вашему путешествию Мест нет: что такое овербукинг и как он может помешать вашему путешествию

Зачем на каждый рейс продают больше билетов, чем кресел в самолете?

Вокруг света
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
Как приготовить омлет «Пуляр», фирменное блюдо Александра Богданова, бренд-шефа Cafe Claret и Marius Как приготовить омлет «Пуляр», фирменное блюдо Александра Богданова, бренд-шефа Cafe Claret и Marius

Омлет «Пуляр» настолько пышный и воздушный, что напоминает скорее десерт

Правила жизни
Многочасовое сидение может вызывать проблемы со здоровьем. Как минимизировать риски? Многочасовое сидение может вызывать проблемы со здоровьем. Как минимизировать риски?

Что делать, если ваша работа связана с сидячим образом жизни?

ТехИнсайдер
«Я говорю ему все как есть»: 15 советов, как построить отношения на доверии «Я говорю ему все как есть»: 15 советов, как построить отношения на доверии

Настоящая близость начинается с доверия

VOICE
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
В 6000-летнем захоронении обнаружили сотни сверкающих кристаллов В 6000-летнем захоронении обнаружили сотни сверкающих кристаллов

Дюди эпохи неолита использовали кварц для украшения могил в западной Англии

ТехИнсайдер
Как завести автомобиль, у которого сел аккумулятор Как завести автомобиль, у которого сел аккумулятор

Как безопасно завести машину с севшим аккумулятором?

ТехИнсайдер
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
Гигантские изоподы: мастера выживания, о которых почти ничего не известно Гигантские изоподы: мастера выживания, о которых почти ничего не известно

Загадочное существо, способное составить тараканам конкуренцию в выживании

ТехИнсайдер
«Это недопустимо»: нейл-мастер рассказала о самой опасной ошибке при наращивании ногтей «Это недопустимо»: нейл-мастер рассказала о самой опасной ошибке при наращивании ногтей

«Самые кошмарные ногти, которые она когда-либо видела»

VOICE
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
«Истории о женщинах в дефиците»: Василиса Кузьмина о пути в режиссуре и фильме «Ника» «Истории о женщинах в дефиците»: Василиса Кузьмина о пути в режиссуре и фильме «Ника»

Сложно ли женщине прийти в режиссуру, которую многие считают мужским делом

Forbes
Золото Колчака: недостающее звено Золото Колчака: недостающее звено

Судьба золота Колчака оставалась до недавнего времени одной из загадок истории

Дилетант
Физики реализовали оптическое стохастическое охлаждение пучков частиц Физики реализовали оптическое стохастическое охлаждение пучков частиц

Физикам удалось реализовать оптическое стохастическое охлаждение пучков частиц

N+1
Как избавиться от домашних клопов за один день: готовимся к сезону вредителей Как избавиться от домашних клопов за один день: готовимся к сезону вредителей

Как обезопасить свою постель от домашних клопов?

ТехИнсайдер
Ищу проверенного косметолога Ищу проверенного косметолога

7 «красных флажков» при знакомстве с косметологом

Лиза
10 недооцененных советских фильмов 10 недооцененных советских фильмов

Советские фильмы, которые незаслуженно остались в тени

Правила жизни
Вы расстались, а он нашел другую? Признание мужчины комментирует психолог Вы расстались, а он нашел другую? Признание мужчины комментирует психолог

После разрыва ваш бывший быстро нашел утешение в новом романе? Почему?

Psychologies
Что делать с кабачками? 3 необычных рецепта, которые спасут, если тебе опять всучили кабачок Что делать с кабачками? 3 необычных рецепта, которые спасут, если тебе опять всучили кабачок

Что делать, если у вас слишком много кабачков?

VOICE
Открыть в приложении