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

В древнем левантийском поселении изготавливали пурпур на протяжении 500 лет В древнем левантийском поселении изготавливали пурпур на протяжении 500 лет

В Тель-Шикмоне примерно 500 лет находился крупный центр по производству пурпура

N+1
Битва за Гран-Чако Битва за Гран-Чако

Война марок между Боливией и Парагваем

Дилетант
Между прошлым и будущим: 5 научных теорий о путешествиях во времени Между прошлым и будущим: 5 научных теорий о путешествиях во времени

Несколько научных гипотез о том, как перенестись в «прекрасное далеко»

ТехИнсайдер
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.
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
«Жанна д’Арк из Сирии»: как Назик аль-Абид добивалась свободы для страны и для женщин «Жанна д’Арк из Сирии»: как Назик аль-Абид добивалась свободы для страны и для женщин

Назик аль-Абид — женщина-генерал, посвятившая жизнь борьбе за права женщин

Forbes
Не край света: почему вам нужно съездить во Владивосток Не край света: почему вам нужно съездить во Владивосток

Почему бы не отправиться на Дальний Восток?

Правила жизни
Как отрастить ресницы — советы экспертов и правила ухода Как отрастить ресницы — советы экспертов и правила ухода

Сделать ресницы длиннее помогут эти процедуры

РБК
Польза и вред спортивного питания: улучшают ли пищевые добавки физическую форму Польза и вред спортивного питания: улучшают ли пищевые добавки физическую форму

Врач — о плюсах и минусах спортивного питания

ТехИнсайдер
В 19 лет прославилась, в 20 убита мужем: трагическая судьба звезды Playboy Дороти Страттен В 19 лет прославилась, в 20 убита мужем: трагическая судьба звезды Playboy Дороти Страттен

В свои 20 лет Дороти Страттен имела всё — мужа, популярность, работу мечты

VOICE
Чего добился «Спартак» за 18 лет при Федуне Чего добился «Спартак» за 18 лет при Федуне

Насколько был значим Леонид Федун для клуба «Спартак»?

Forbes
Инновации на кухне. Кто и как может стать изобретателем Инновации на кухне. Кто и как может стать изобретателем

Что важно для современного изобретателя и почему не всегда нужен узкий профиль

СНОБ
Эффективные способы укрепить ногти в домашних условиях Эффективные способы укрепить ногти в домашних условиях

На красоту и здоровье ногтей влияет множество факторов

VOICE
Библия сексуальной революции и космические мечты: что почитать у Роберта Хайнлайна Библия сексуальной революции и космические мечты: что почитать у Роберта Хайнлайна

Знаковые романы Роберта Хайнлайна

ТехИнсайдер
Урок для родителей Урок для родителей

Школа меняет жизнь не только детей. К чему надо готовиться взрослым?

Лиза
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
Думскроллинг: опасная интернет-привычка, от которой можно сойти с ума Думскроллинг: опасная интернет-привычка, от которой можно сойти с ума

У многих из нас появилась привычка, которая опасна для психического здоровья

VOICE
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
Стоит ли продвигать бизнес с помощью личного бренда: история функционального печенья BIKKI Стоит ли продвигать бизнес с помощью личного бренда: история функционального печенья BIKKI

Как личный бренд поможет сократить бюджет на маркетинг

VC.RU
Золото Колчака: недостающее звено Золото Колчака: недостающее звено

Судьба золота Колчака оставалась до недавнего времени одной из загадок истории

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

Женщины, которые полностью обеспечивают семью, рассказали о своем выборе

Psychologies
Новые открытия в Помпеях рассказывают подробности жизни римского среднего класса Новые открытия в Помпеях рассказывают подробности жизни римского среднего класса

Каким был римский средний класс?

ТехИнсайдер
Принцесса и драконы: 7 теорий заговора вокруг гибели Дианы Спенсер Принцесса и драконы: 7 теорий заговора вокруг гибели Дианы Спенсер

За 25 лет после гибели Дианы возникло много конспирологических теорий ее кончины

Правила жизни
Александр Асмолов — Forbes: «Молодежь выходит за рамки тоталитарных матриц» Александр Асмолов — Forbes: «Молодежь выходит за рамки тоталитарных матриц»

Психолог Александр Асмолов — о грехе самосбывающихся пророчеств

Forbes
Перезапустить либидо Перезапустить либидо

Что можно предпринять, если в постели уже очень давно ничего не происходит?

Psychologies
Маньяк, который продолжил убивать в тюрьме: история «архангельского Чикатило» Сергея Шипилова Маньяк, который продолжил убивать в тюрьме: история «архангельского Чикатило» Сергея Шипилова

«Я — архангельский Чикатило», — обычно говорит он с гордой улыбкой

VOICE
Инсулиновая помпа восстановила структуру мозга у подростков-диабетиков Инсулиновая помпа восстановила структуру мозга у подростков-диабетиков

Как разные способы введения инсулина влияют на мозг подростков с диабетом

N+1
Имеют ли право судебные власти Имеют ли право судебные власти

Юрист анализирует право человека на частную жизнь его мозга

ТехИнсайдер
От супергероев до советской драмы: какое кино поможет в воспитании детей От супергероев до советской драмы: какое кино поможет в воспитании детей

Какие фильмы лучше посмотреть вместе с детьми

Psychologies
Грибы-скороспелки Грибы-скороспелки

Среди грибов встречаются виды, которые быстро растут и так же быстро исчезают

Наука и жизнь
Открыть в приложении