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

«Издательский проект Петра Первого: Илья Копиевский и новые русские книги» «Издательский проект Петра Первого: Илья Копиевский и новые русские книги»

Как был устроен перенос научно-технических знаний на русский язык

N+1
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
Чувствительность к горькой пище связана с заболеваниями почек и биполярным расстройством Чувствительность к горькой пище связана с заболеваниями почек и биполярным расстройством

Как отвращение к горькому вкусу брокколи связано с вашим здоровьем?

ТехИнсайдер
Как прием гормональных контрацептивов влияет на жизнь и психику женщин: ученые обозначили главные проблемы Как прием гормональных контрацептивов влияет на жизнь и психику женщин: ученые обозначили главные проблемы

Как синтетические гормоны влияют на женщин?

ТехИнсайдер
Как кофеин влияет на мозг и тело: неожиданные факты Как кофеин влияет на мозг и тело: неожиданные факты

Исследования выявили ряд интересных фактов, связанных с кофеином

Psychologies
Страх и ненависть в лесу: «Бойся темноты» как пародия на фильм ужасов Страх и ненависть в лесу: «Бойся темноты» как пародия на фильм ужасов

«Бойся темноты» — несостоятельный сценарий и блеклая актерская игра

Forbes
«Я почитала аффирмации и не выздоровела»: почему не стоит слишком увлекаться психосоматикой «Я почитала аффирмации и не выздоровела»: почему не стоит слишком увлекаться психосоматикой

Роль психосоматики в последнее время явно преувеличена, и вот почему

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

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

N+1
8 способов похудеть для очень занятых людей 8 способов похудеть для очень занятых людей

Мы составили самую простую и быструю программу похудения

Psychologies
5 книг, которые помогут пережить расставание 5 книг, которые помогут пережить расставание

Книги, которые помогут найти точки опоры после расставания

СНОБ
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
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
Какими бывают токсичные отцы Какими бывают токсичные отцы

Основные особенности характера токсичных отцов

Psychologies
Как выглядела прокладка кабеля под Атлантическим океаном в 1866 году Как выглядела прокладка кабеля под Атлантическим океаном в 1866 году

Как первопроходцы прокладывали кабель через океан в XIX веке?

Maxim
Жить – можно Жить – можно

Что такое «биполярка» и почему шизофрения больше не приговор?

Psychologies
Улика — царица доказательств Улика — царица доказательств

Как расследование преступлений стало искусством

Weekend
«Ничего не успеваю!»: 5 главных причин нехватки времени «Ничего не успеваю!»: 5 главных причин нехватки времени

Рассмотрим наиболее частые причины нехватки времени

Psychologies
Священные правила окрошки: как ее готовили на Руси Священные правила окрошки: как ее готовили на Руси

Можно ли готовить окрошку на кефире? А на рассоле?

Maxim
10 лет в ВТО: что дало России членство в организации 10 лет в ВТО: что дало России членство в организации

Вступление России в ВТО более 10 лет назад не привело к значительным изменениям

Forbes
Кокетливый язык тела: какие жесты заводят мужчин и женщин Кокетливый язык тела: какие жесты заводят мужчин и женщин

Язык тела позволяет выразить наши чувства и желания

Psychologies
Негатив со стороны начальника и коллег: как реагировать? Негатив со стороны начальника и коллег: как реагировать?

К сожалению, рабочая атмосфера не всегда бывает приятной и дружелюбной

Psychologies
Что появилось раньше: мышечный орган в ротовой полости или речь? И вообще, почему язык прозвали языком? Что появилось раньше: мышечный орган в ротовой полости или речь? И вообще, почему язык прозвали языком?

Орган или речь — кто был первым?

ТехИнсайдер
Путешествие с домашними животными. В прокате «Первая корова» Келли Райхардт — самый необычный вестерн на свете Путешествие с домашними животными. В прокате «Первая корова» Келли Райхардт — самый необычный вестерн на свете

«Первая корова» — о том, как люди и животные едут в Америку на поиски рая

Правила жизни
Фото на документы Фото на документы

Культурный кринж, последователь Альберта Энштейна и крылья Костромы

Автопилот
Принцесса Диана: истоки культа Принцесса Диана: истоки культа

Как появился миф о прекрасной принцессе Диане?

Psychologies
Протоны могут содержать кварки, которые массивнее самих протонов: парадокс квантовой физики Протоны могут содержать кварки, которые массивнее самих протонов: парадокс квантовой физики

Протоны могут быть куда сложнее, чем мы привыкли думать

ТехИнсайдер
Токсичные отношения: почему VFX-художники называют Marvel худшим работодателем Токсичные отношения: почему VFX-художники называют Marvel худшим работодателем

Выход сериала Marvel вызвал дискуссию о токсичном отношении студии к художникам

Forbes
Футболисты, сидевшие в тюрьме: один расчленил любовницу и скормил собакам Футболисты, сидевшие в тюрьме: один расчленил любовницу и скормил собакам

Достойные компаньоны Кокорину и Мамаеву

Maxim
Несовместимая пара: как быть, если ты и твой мужчина слишком разные люди Несовместимая пара: как быть, если ты и твой мужчина слишком разные люди

Как построить счастливые отношения, если вы очевидно не подходите друг другу

VOICE
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
Открыть в приложении