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

«Болезни Империи. Как пытки рабов и зверства во время войн изменили медицину» «Болезни Империи. Как пытки рабов и зверства во время войн изменили медицину»

Почему во время Крымской войны большинство солдат погибало в госпиталях

N+1
Пора валить спать Пора валить спать

«Песочный человек»: Нил Гейман о лучшем способе эскапизма

Weekend
Среди отходов древнего Пантикапея распознали окаменелость миоценового тюленя Среди отходов древнего Пантикапея распознали окаменелость миоценового тюленя

Палеозоолог описал ископаемую лопатку миоценового тюленя Cryptophoca maeotica

N+1
«Современная энциклопедия для девочек»: что нужно с детстсва знать о личных границах «Современная энциклопедия для девочек»: что нужно с детстсва знать о личных границах

«Современной энциклопедии для девочек» — как девочкам искать и защищать себя

Forbes
Ошибка выжившего: как Москва искажает представление о счастье и бесконечно производит зависть Ошибка выжившего: как Москва искажает представление о счастье и бесконечно производит зависть

Как Москва сделала потребление культом и за сколько счастье можно купить

Правила жизни
5 способов спасти себя от разрушительного стресса 5 способов спасти себя от разрушительного стресса

Комплекс мер по поддержанию нормальной работы мозга во время стресса

Psychologies
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
Николь Кидман: небесная звезда Николь Кидман: небесная звезда

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

Караван историй
Хлебное место Хлебное место

Экспедиция на «буханке» в деревню, которой нет

Автопилот
Никита Ковтунов — об учебе у Брусникина и преподавании в Gogol School Никита Ковтунов — об учебе у Брусникина и преподавании в Gogol School

Никита Ковтунов — об универсальности артиста и русской литературе

РБК
Помоги себе сам. Книги, которые помогут поддержать психическое здоровье «в домашних условиях» Помоги себе сам. Книги, которые помогут поддержать психическое здоровье «в домашних условиях»

Эти книги расскажут, по каким законам работает психика и тело

ТехИнсайдер
Будем цифросексуалами? Будем цифросексуалами?

Как изменятся наши отношения?

Psychologies
Вспоминаем короткую эру ар-деко в автомобилизме с самым дорогим Bugatti всех времён Вспоминаем короткую эру ар-деко в автомобилизме с самым дорогим Bugatti всех времён

Ар-деко от Bugatti: броские формы и много хрома

ТехИнсайдер
Датчик расхода воздуха: почему он так важен и как его проверить Датчик расхода воздуха: почему он так важен и как его проверить

Что такое датчик массового расхода воздуха и зачем он нужен

РБК
6 советов, которые помогут сделать жизнь экологичнее 6 советов, которые помогут сделать жизнь экологичнее

Помочь природе может каждый, даже слегка изменив повседневную рутину

СНОБ
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
«Ночная тварь»: история маньяка Бориса Серебрякова, который обещал вернуться после смерти «Ночная тварь»: история маньяка Бориса Серебрякова, который обещал вернуться после смерти

Серебряков производил впечатление совершенно обычного мужика

VOICE
Почему с синдромами самозванца, перфекциониста и другими «спецэффектами» не надо бороться? Почему с синдромами самозванца, перфекциониста и другими «спецэффектами» не надо бороться?

А что, если мы научимся использовать синдром самозванца себе во благо?

Psychologies
Финансовая сепарация: что делать, если женщина материально зависит от мужа Финансовая сепарация: что делать, если женщина материально зависит от мужа

Как бороться с финансовой зависимостью в отношениях?

Psychologies
«Невидимый страж». Как иммунитет защищает нас от внешних и внутренних угроз «Невидимый страж». Как иммунитет защищает нас от внешних и внутренних угроз

Отрывок из книги «Невидимый страж» — о теории гуморального иммунитета

N+1
Японские шары счастья Японские шары счастья

Шар темари — драгоценный подарок, символизирующий дружбу и верность

Наука и жизнь
Строгая красота Строгая красота

Проект, в котором соединились классические элементы с современной эстетикой

SALON-Interior
Формируем полезные привычки: 3 лайфхака Формируем полезные привычки: 3 лайфхака

Как без лишних усилий развить и закрепить желаемое поведение

Psychologies
Везучие! При этом типе старения лица не страшен набор веса — всё равно будешь выглядеть моложе сверстниц Везучие! При этом типе старения лица не страшен набор веса — всё равно будешь выглядеть моложе сверстниц

Возрастные изменения — очень коварный процесс

VOICE
Исследование показало, какую сексуальную практику предпочитают устойчивые пары Исследование показало, какую сексуальную практику предпочитают устойчивые пары

Секс втроем положительно сказывается на моногамных отношениях

Psychologies
Послевоенные преступления Послевоенные преступления

Жан-Пьер Мельвиль и его нуары

Weekend
Кто придумал знаменитые советские конструкторы: ты удивишься, когда узнаешь! Кто придумал знаменитые советские конструкторы: ты удивишься, когда узнаешь!

Все, кто родился в СССР, помнят этот популярный конструктор. Но кто его создал?

VOICE
Что происходит, когда семью содержит женщина? Что происходит, когда семью содержит женщина?

Женщины, которые полностью обеспечивают семью, рассказали о своем выборе

Psychologies
Переход на приготовленную пищу помог людям тратить на жевание в пять раз меньше энергии Переход на приготовленную пищу помог людям тратить на жевание в пять раз меньше энергии

Человек тратит на жевание до 0,5 процента от обмена веществ в покое

N+1
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
Открыть в приложении