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

Вынашивающих потомство в горловом мешке лягушек эвакуировали с чилийского острова из-за смертельного грибка Вынашивающих потомство в горловом мешке лягушек эвакуировали с чилийского острова из-за смертельного грибка

Как редких южноамериканских лягушек спасли в Лондонском зоопарке

N+1
Почему мужчина не дарит подарки и должен ли: мнение психолога Почему мужчина не дарит подарки и должен ли: мнение психолога

Каждой девушке хочется чувствовать себя особенной в глазах мужчины

Psychologies
Язык и окружающая среда: почему у одних народов больше слов для обозначения любви, а у других – для снега Язык и окружающая среда: почему у одних народов больше слов для обозначения любви, а у других – для снега

Как окружающая среда влияет на словарный запас?

ТехИнсайдер
Девушка с плаката: как пропаганда использовала женcкие образы во время войн в XX веке Девушка с плаката: как пропаганда использовала женcкие образы во время войн в XX веке

Ккак именно женские образы использовались для воздействия на фронт и тыл

Forbes
Древнему жителю Китаю ампутировали ногу в наказание Древнему жителю Китаю ампутировали ногу в наказание

Ампутацию считают древнейшей хирургической операцией

N+1
Он держался до последнего: какого рода слово Он держался до последнего: какого рода слово

Так как правильно: "горячий кофе" или все же "горячее"?

ТехИнсайдер
Самые беспроблемные собаки: 5 неприхотливых питомцев для квартиры Самые беспроблемные собаки: 5 неприхотливых питомцев для квартиры

Подборку с 5 самыми неприхотливыми питомцами

ТехИнсайдер
Ищу проверенного косметолога Ищу проверенного косметолога

7 «красных флажков» при знакомстве с косметологом

Лиза
Я теряю кости: как бороться с опасным заболеванием, которое разрушает скелет Я теряю кости: как бороться с опасным заболеванием, которое разрушает скелет

Остеопороз в медицине определяется как нарушение микроструктуры кости

ТехИнсайдер
«Не слушайте бабушек»: Людмила Петрановская объяснила, почему современные мамы чаще выгорают «Не слушайте бабушек»: Людмила Петрановская объяснила, почему современные мамы чаще выгорают

Почему родители XXI века привыкли испытывать постоянное чувство вины?

Psychologies
Непентес приспособился использовать энергию падающих капель дождя для поимки жертв Непентес приспособился использовать энергию падающих капель дождя для поимки жертв

Механизм ловушки этого растения работает не так, как предполагалось ранее

N+1
В Новгороде отыскали домонгольские фрески из Георгиевского собора В Новгороде отыскали домонгольские фрески из Георгиевского собора

Археологи обнаружили фрагменты фресок из Георгиевского собора

N+1
Из чего делают стекло: секреты состава удивительного материала Из чего делают стекло: секреты состава удивительного материала

Как в реальности создают стекло?

ТехИнсайдер
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
Открывая тайны Открывая тайны

Русскому географическому обществу исполняется 177 лет

Отдых в России
9 правил, которые нужно помнить на случай ядерного взрыва 9 правил, которые нужно помнить на случай ядерного взрыва

Как спастись от ядерного взрыва

ТехИнсайдер
Хоть горшком назови Хоть горшком назови

Какие отечественные автомобильные имена следует возродить

Автопилот
Как русская девочка влюбила в себя Голливуд, но умерла молодой при загадочных обстоятельствах: трагедия Натали Вуд Как русская девочка влюбила в себя Голливуд, но умерла молодой при загадочных обстоятельствах: трагедия Натали Вуд

Натали Вуд была олицетворением сказки о Золушке

VOICE
Как отпустить человека, которого любишь: 4 шага Как отпустить человека, которого любишь: 4 шага

Как отпустить любовь и сохранить себя

Psychologies
6 комплексов собственника: как вещи владеют нами 6 комплексов собственника: как вещи владеют нами

Шесть эффектов, которые производит на нас чувство собственности

Psychologies
У мужа дети от предыдущего брака: 7 лайфхаков для мачехи У мужа дети от предыдущего брака: 7 лайфхаков для мачехи

Как избежать ошибок, став мачехой?

Psychologies
Почему во время путча по телевизору показывали «Лебединое озеро» Почему во время путча по телевизору показывали «Лебединое озеро»

Как знаменитый балет стал символом путча и государственного переворота

Maxim
Эту актрису похитили спецслужбы КНДР — ради того, чтобы она прославила кино Северной Кореи Эту актрису похитили спецслужбы КНДР — ради того, чтобы она прославила кино Северной Кореи

Чхве Ынхи снялась в сотнях фильмов, а затем годы провела в плену правителя КНДР

VOICE
Что делать с прыщами во взрослом возрасте? Что делать с прыщами во взрослом возрасте?

Подростковый возраст остался далеко позади, а прыщи все не уходят?

Maxim
Бразильская команда: как правильно искать менеджеров в Сан-Паулу и Рио Бразильская команда: как правильно искать менеджеров в Сан-Паулу и Рио

Что нужно знать перед тем, как нанять управленца для запуска проекта в Бразилии

Forbes
Свободные женщины 1920-х: как японские модан гару бросали вызов традиционалистам Свободные женщины 1920-х: как японские модан гару бросали вызов традиционалистам

Кем были модан гару и как они расшатали японское общество?

Forbes
«Жене стал неинтересен секс»: как преодолеть разлад в браке и сексе — и выстроить доверительные отношения? «Жене стал неинтересен секс»: как преодолеть разлад в браке и сексе — и выстроить доверительные отношения?

Почему женщины не хотят секса в браке и как об этом говорить?

Правила жизни
Елена Яковлева: Елена Яковлева:

Я здесь абсолютно спокойно себя чувствую. Это мое место

Караван историй
Из-за глобального потепления живородящие ящерицы начали стареть до рождения Из-за глобального потепления живородящие ящерицы начали стареть до рождения

Тепловой стресс укорачивает длину теломер у матерей и их потомства

N+1
Опасные люди: как их распознать, если они кажутся «нормальными» Опасные люди: как их распознать, если они кажутся «нормальными»

Опаснее всего не явные тираны, а те, кто поначалу кажутся нормальными

Psychologies
Открыть в приложении