Космический зонд стартовал с земли и через некоторое время с – Топ заблуждений об астрономии. 5. Только с космической скоростью можно улететь с Земли

Содержание

Физика варинат 2

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

Вариант № 3308034
1. Задание 1 № 8342
На рисунке представлен график зависимости координаты х
велосипедиста от времени t. Чему равен наименьший модуль
проекции скорости велосипедиста на ось Оx? Ответ выразите в м/с.

2. Задание 2 № 9139
К вертикально расположенной пружине динамометра, корпус которого прикреплён к
потолку, подвешен груз массой 8 кг. Каково будет показание динамометра, если человек,
стоящий под грузом, будет пробовать опустить этот груз, действуя на него направленной вниз
силой 50 Н?
3. Задание 3 № 512
Тело массой 2 кг под действием силы F перемещается вверх по
наклонной плоскости на расстояние 5 м, расстояние тела от
поверхности Земли при этом увеличивается на 3 м. Вектор силы F
направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы F равен
30 Н. Какую работу при этом перемещении в системе отсчета,
связанной с наклонной плоскостью, совершила сила трения? (Ответ
дайте в джоулях.) Ускорение свободного падения
коэффициент трения
4. Задание 4 № 7998
В сосуд высотой 20 см налита вода, уровень которой ниже края сосуда на 2 см. Чему равна
сила давления воды на дно сосуда, если площадь дна 0,01 м 2? (Ответ дайте в ньютонах.)
Атмосферное давление не учитывать. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с2.
5. Задание 5 № 8987
Груз, подвешенный на лёгкой пружине жёсткостью 200 Н/м, совершает вертикальные
колебания. На рисунке изображены графики зависимости смещения груза x и проекции скорости
груза Vx от времени t.

На основании анализа приведённых графиков, выберите два верных утверждения и укажите в
ответе их номера.
1) Круговая частота ω колебаний груза равна 20 рад/с.
2) Период колебаний груза равен (10/ π) с.
3) Максимальное ускорение груза равно по модулю 80 см/с 2.
4) Масса груза равна 1 кг.
5) Максимальная потенциальная энергия упругой деформации пружины равна 202,5 мДж.

2017-09-23

1/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

6. Задание 6 № 6814
Космический зонд стартовал с Земли и через некоторое время опустился на другую планету,
масса которой больше массы Земли в 8 раз, а радиус больше радиуса Земли в 2 раза. Определите,
как в результате этого космического перелёта изменятся следующие физические величины,
измеряемые зондом, по сравнению со значениями для Земли: ускорение свободного падения на
поверхности планеты, первая космическая скорость для планеты. Для каждой величины
определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе
могут повторяться.
Ускорение свободного падения на
поверхности планеты

Первая космическая скорость
для планеты

7. Задание 7 № 5627
Тело, брошенное со скоростью v под углом к горизонту, в течение времени t поднимается
на максимальную высоту h над горизонтом. Сопротивление воздуха пренебрежимо малό.
Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их
можно определить.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и
запишите в таблицу выбранные цифры.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ФОРМУЛЫ

А) Время подъёма t на максимальную высоту
Б) Максимальная высота h над горизонтом

1)
2)
3)
4)

A

Б

8. Задание 8 № 8990
В сосуде постоянного объёма 24,93 л находится идеальный газ
при неизменной температуре. Через маленькое отверстие в стенке
сосуда газ очень медленно выпускают наружу. На графике показана
зависимость давления p газа в сосуде от количества ν газа в нём.
Чему равна температура газа? Ответ выразите в К.

9. Задание 9 № 7350
Газ в некотором процессе отдал количество теплоты 35 Дж, а внутренняя энергия газа в этом
процессе увеличилась на 10 Дж. Какую работу совершили над газом внешние силы? (Ответ дать
в джоулях.)

2017-09-23

2/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

10. Задание 10 № 6645
На рисунке изображена зависимость давления p насыщенного водяного пара от температуры
T. Точкой A на этом графике обозначено состояние пара, находящегося в закрытом сосуде. Чему
равна относительная влажность воздуха в этом сосуде? Ответ округлите до целого числа
процентов.

11. Задание 11 № 9179
В закрытом сосуде объёмом 8,3 литра находится
одноатомный идеальный газ при температуре 127 °C. Начиная с
момента времени t = 0 давление газа p изменяется так, как
показано н а приведённом графике. На основании анализа
графика выберите два верных утверждения.
1) Количество теплоты, переданное газу за первые 10 минут,
равно 74,7 кДж.
2) Работа газа за первые 10 минут меньше, чем работа газа за
следующие 10 минут.
3) Изменение внутренней энергии газа за первые 20 минут равно 149,4 кДж.
4) В момент времени t = 25 мин температура газа станет равной 407,5 К.
5) Число молей газа в сосуде равно 2.
12. Задание 12 № 4470
Один моль одноатомного идеального газа совершает циклический процесс, изображённый на
рисунке 1. Как изменятся следующие физические величины, если заменить исходный
циклический процесс на процесс, изображённый на рисунке 2: количество теплоты, полученное
газом от нагревателя; работа газа за один цикл; КПД цикла?

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) Количество теплоты, полученное газом от нагревателя
Б) Работа газа за один цикл
B) КПД цикла

ИХ ИЗМЕНЕНИЕ
1) Увеличится
2) Уменьшится
3) Не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе
2017-09-23

3/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

могут повторяться.
A

Б

В

13. Задание 13 № 6272
Линии индукции однородного магнитного поля пронизывают рамку площадью 0,6 м 2 под
углом 30° к её поверхности, создавая магнитный поток, равный 0,3 Вб. Чему равен модуль
вектора индукции магнитного поля? (Ответ дать в теслах.)
14. Задание 14 № 3527
К источнику тока с ЭДС 2 В подключен конденсатор емкостью 1 мкФ. Какое тепло выделится
в цепи в процессе зарядки конденсатора? (Ответ дайте в мкДж.) Эффектами излучения
пренебречь.
15. Задание 15 № 6768
Луч света падает на плоское зеркало. Угол между падающим и отраженным лучами равен 30°.
Чему равен угол между отраженным лучом и зеркалом? (Ответ дать в градусах.)
16. Задание 16 № 7332
В распоряжении ученика были тонкая собирающая линза, лампочка и экран. Ученик
устанавливал лампочку на разных расстояниях a от линзы на её главной оптической оси, и затем
получал чёткое изображение лампочки, устанавливая экран на соответствующем расстоянии b
от линзы. По результатам своих экспериментов он построил зависимость, изображённую на
рисунке. Определите по этой зависимости фокусное расстояние линзы и её оптическую силу.

1) Фокусное расстояние линзы равно F = 4 cм.
2) Оптическая сила линзы равна D = 4 дптр.
3) Фокусное расстояние линзы равно F = 25 cм.
4) Оптическая сила линзы равна D = 25 дптр.
5) Фокусное расстояние линзы равно F = 20 cм.
17. Задание 17 № 6170
Плоский воздушный конденсатор ёмкостью 5,9 пФ имеет две металлические пластины.
Пластины несут заряды 0,25 нКл и –0,25 нКл, между ними существует электрическое поле
напряженностью 2,8 кВ/м.

2017-09-23

4/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

Установите соответствие между физическими величинами и их значениями в единицах СИ. К
каждой позиции из первого столбца подберите соответствующую позицию из второго и
запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ЗНАЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ
ВЕЛИЧИНЫ В ЕДИНИЦАХ СИ

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
А) модуль разности потенциалов между
пластинами конденсатора

1)
2)
3)
4)

Б) расстояние между пластинами конденсатора

3,5 · 10-13
7,1
42
1,5 · 10-2

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А

Б

18. Задание 18 № 3726
Первый источник света расположен на расстоянии от точки A, а второй — на расстоянии
от точки A. Источники когерентны и синфазные и испускают свет с частотой
Установите соответствие между физическими явлениями и условиями, при соблюдении
которых эти явления можно наблюдать. К каждой позиции первого столбца подберите
соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под
соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

УСЛОВИЯ НАБЛЮДЕНИЯ

А) Наблюдение в точке A максимума интерференционной
картины
Б) Наблюдение в точке A минимума интерференционной
картины

1)

где m — целое число

2)

где m — целое число

3)

где m — целое

число
4)

где m — целое

число
A

Б

19. Задание 19 № 9125
Сколько нейтронов и протонов содержится в ядре йода
В ответе запишите значения слитно без пробела.

?

Число нейтронов Число протонов

20. Задание 20 № 4495
На рисунке изображена схема низших энергетических уровней атома. В
начальный момент времени атом находится в состоянии с энергией
Согласно постулатам Бора с какой энергией данный атом может излучать
фотоны? (Ответ дать в 10−19 Дж.)

21. Задание 21 № 3196

2017-09-23

5/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

Фотон с энергией Е движется в вакууме. Пусть h — постоянная Планка, с — скорость света в
вакууме. Чему равны частота и импульс фотона? Установите соответствие между физическими
величинами и выражениями для них.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

ВЫРАЖЕНИЕ ДЛЯ НЕЁ

А) Частота фотона
Б) Импульс фотона

1)
2)
3)
4)
A

Б

22. Задание 22 № 8182
Космонавты исследовали зависимость силы тяжести от массы тела на открытой ими планете.
Результаты измерений представлены в виде графика на рисунке. Погрешность измерения массы
равна 0,1 кг, силы — 1,5 Н. Чему равна с учётом погрешности измерений масса тела, на которое
действует сила тяжести, равная 12,5 Н? В ответе запишите значение и погрешность слитно без
пробела.

23. Задание 23 № 4131
Метеорит массой 10 тонн приближается к сферической планете. Радиус этой планеты 2,5
6
10 м. График зависимости силы F гравитационного взаимодействия планеты с метеоритом от
расстояния d между их центрами изображён на рисунке (сплошная линия). Каково ускорение
свободного падения на поверхности этой планеты? (Ответ дать в метрах в секунду в квадрате с
точностью до 0,5 м/с2.)

24. Задание 24 № 9324
Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о ярких звездах.
Наименование
звезды
Альдебаран

2017-09-23

Температура,
К

Масса (в массах
Солнца)

Радиус (в радиусах
Солнца)

Расстояние до звезды (св.
год)

3500

5

45

68

6/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

Альтаир
Бетельгейзе

8000
3100

1,7
20

1,7
900

360
650

Вега

10600

3

3

27

Капелла

5200

3

2,5

45

Кастор

10400

3

2,5

45

Процион

6900

1,5

2

11

Спика

16800

15

7

160

Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам звезд, и укажите их
номера.
1) Температура поверхности и радиус Бетельгейзе говорят о том, что эта звезда относится к
красным сверхгигантам.
2) Температура на поверхности Проциона в 2 раза ниже, чем на поверхности Солнца.
3) Звезды Кастор и Капелла находятся на одинаковом расстоянии от Земли и, следовательно,
относятся к одному созвездию.
4) Звезда Вега относится к белым звездам спектрального класса А.
5) Так как массы звезд Вега и Капелла одинаковы, то они относятся к одному и тому же
спектральному классу.
25. Задание 25 № 3313
Папа, обучая девочку кататься на коньках, скользит с ней по льду со скоростью 4 м/с. В
некоторый момент он аккуратно толкает девочку в направлении движения. Скорость девочки
при этом возрастает до 6 м/с. Масса девочки 20 кг, а папы 80 кг. Какова скорость папы после
толчка? Трение коньков о лед не учитывайте. Ответ укажите в м/с с точностью до одного знака
после запятой.
26. Задание 26 № 3571
Участок проводника длиной 20 см находится в магнитном поле индукции 50 мТл. Сила
электрического тока, идущего по проводнику, равна 5 А. Какое перемещение совершит
проводник в направлении действия силы Ампера, если работа этой сила равна 0,005 Дж?
Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции. Ответ приведите в
метрах.
27. Задание 27 № 4210
Коллекционер разглядывает при помощи лупы элемент марки и видит его мнимое
изображение, увеличенное в 5 раз. Рассматриваемый элемент расположен на расстоянии 8 мм от
лупы. На каком расстоянии от линзы находится его изображение? Ответ приведите в
миллиметрах.
28. Задание 28 № 6324
Два плоских воздушных конденсатора подключены к одинаковым источникам
постоянного напряжения и одинаковым лампам, как показано на рисунках а и б.
Пластины конденсаторов имеют разную площадь, но расстояние между
пластинами в конденсаторах одинаковое (см. рисунок). В некоторый момент
времени ключи К в обеих схемах переводят из положения 1 в положение 2.
Опираясь на законы электродинамики, объясните, в каком из приведённых опытов
при переключении ключа лампа вспыхнет ярче. Сопротивлением соединяющих
проводов пренебречь.

29. Задание 29 № 5419
2017-09-23

7/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

К одному концу лёгкой пружины жёсткостью k = 100 Н/м прикреплён груз массой m = 1 кг,
лежащий на горизонтальной плоскости, другой конец пружины закреплён неподвижно
(см. рисунок). Груз смещают по горизонтали, растягивая пружину, затем отпускают с начальной
скоростью, равной нулю. Груз движется в одном направлении и затем останавливается в
положении, в котором пружина уже сжата. Максимальное растяжение пружины, при котором
груз движется таким образом, равно d = 15 см. Найдите коэффициент трения
груза по
плоскости.

30. Задание 30 № 5315
Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре
К и давлении
Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его температура при расширении обратно
пропорциональна объёму. Конечное давление газа
Па. На какую величину изменилась
внутренняя энергия аргона в результате расширения?
31. Задание 31 № 4404
В цепи, схема которой изображена на рисунке, по очереди замыкают ключи
выжидая
каждый раз достаточно длительное время до окончания процессов зарядки конденсаторов.

Какое количество теплоты выделится в этой цепи после замыкания всех ключей? Параметры
цепи:
32. Задание 32 № 7163
Металлическая пластина облучается светом частотой v = 1,6 · 10 15 Гц. Работа выхода
электронов из данного металла равна 3,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают
в однородное электрическое поле напряжённостью 130 В/м, причём вектор напряжённости
направлен к пластине перпендикулярно её поверхности. Какова максимальная кинетическая
энергия фотоэлектронов на расстоянии 10 см от пластины?

2017-09-23

8/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

Ключ
№ п/п № задания
1
8342
2
9139
3
512
4
7998
5
8987
6
6814
7
5627
8
8990
9
7350
10
6645
11
9179
12
4470
13
6272
14
3527
15
6768
16
7332
17
6170
18
3726
19
9125
20
4495
21
3196
22
8182
23
4131
24
9324
25
3313
26
3571
27
4210

2017-09-23

Ответ
2,5
130
-40
18
15|51
11
41
300
45
68
45|54
231
1
2
75
14
34
13
7153
3
43
3,00,1
3,5
14|41
3,5
0,1
40

9/9

www.freedocs.xyz

Земля глазами «Зондов»: kiri2ll

Сделанная экипажем «Аполлона-8» фотография «Восход Земли» (Earthrise), считается одним из самых известных космических изображений в истории. И с этим сложно спорить — небольшая голубая планета на фоне безжизненной лунной поверхности и космической бездны это действительно мощный образ, заставляющий задуматься над хрупкостью нашего мира. Неудивительно, что фото стало одним из символов движений по защите окружающей среды. Но подобными снимками в 1960-е могло похвастаться не только NASA. В советских космических архивах можно найти несколько аналогичных изображений, сделанных аппаратами «Зонд».
Напомню, что обозначение «Зонд» скрывает в себе две различные космические программы. Первая — это серия межпланетных станций предназначенных для исследований Венеры, Луны и Марса по пролетным траекториям. Вторая — советские испытания по проекту пилотируемого облета Луны.У СССР не было единой лунной программы. Был отдельный проект по высадке на ее поверхность космонавтов с использованием ракеты Н-1 и корабля Л3, и независимый от него проект облета Луны с использованием совершенного другого корабля Союз 7К-Л1 и ракеты «Протон». Как известно, ни к чему хорошему такое распыление ресурсов не привело. Но если Л3 так ни разу и не вышел в космос, то беспилотные испытания 7К-Л1 активно проводились с 1967 по 1970 год. И пускай эти запуски оказались сопряжены с массой аварий и потерянной техники, но четырем кораблям (получившие официальные обозначения «Зонд-5», «Зонд-6», «Зонд-7») и «Зонд-8») все же удалось облететь Луну и вернуться на Землю.

Представленный ниже снимок был сделан «Зондом-5» в сентябре 1968 года с расстояния 90 тысяч километров. Интересно, что из-за сбоя фотографии непосредственно самой Луны были потеряны. Также стоит отметить, что на борту корабля были две черепашки, ставшими первыми живыми существами, облетевшими Луну.

«Зонд-6», ноябрь 1968 года. Корабль сделал целую снимков Луны, а также запечатлел и Землю над ее поверхностью. К сожалению, приземление «Зонда» вышло жестким: из-за преждевременного отстрела парашютов, он на большой скорости ударился о поверхность и разбился. Уцелело лишь 52 фотографии, многие из которых были повреждены.
«Зонд-7», август 1969 года. Единственным полет программы, прошедший без каких-либо сбоев. Корабль сделалк как черно-белые, так и цветные снимки нашей планеты.

На последнем кадре хорошо видно еще не высохшее Аральское море

«Зонд-8», октябрь 1970 года. Этот полет оказался последним для «Зондов». Еще оставалось один корабль, на котором после двух предыдущих успешных испытаний советские космонавты могли бы облететь Луну. Но по политическим причинам СССР не захотел быть вторым на Луне, так что было принято решение свернуть программу облетов. Через некоторое время были прекращены все работы и по программе высадки.

kiri2ll.livejournal.com

Где они сейчас? Забытые космические зонды

С момента первых практических полетов ракет в космос, за пределы Земли было доставлено свыше 3 тысяч объектов различного назначения, и лишь 5 аппаратов направляются далеко за пределы Солнечной системы. Речь идет о легендарных зондах, совершивших в свое время, уникальные открытия в области астрономии. Аппараты: Вояджер 1 и 2, Пионер 10 и 11, Новые Горизонты. Им удалось во всех деталях показать нам миры с расстояния вытянутой руки, которые раньше представлялись нам мерцающими крошечными точками в небе. Мы отлично помним о совершенной ими титанической работе в прошлом, но по большей части мы совершенно не в курсе, где эти аппараты находятся сегодня, а ведь некоторые из них функционируют и передают данные до сих пор.

Пионер-10

Этот зонд полностью оправдывает свое название «Пионер». Запущенный в далеком 1972 году, он был первым во многом, но самым главным его достижением было преодоления силы гравитации Солнца, за счет маневра у Юпитера.

Пионер-10 стал первым аппаратом, направившийся в межзвездное пространство, неся на своем борту первое «вещественное» послание внеземным цивилизациям.

Сегодня (зима 2017 года), Пионер 10 находиться на расстоянии 115 а. е. от Земли. Космическое агентство НАСА еще в середине 90-х годов потеряло всякий контроль над аппаратом, но ответный сигнал об активном состоянии бортового компьютера Пионера продолжал улавливаться на Земле еще вплоть до лета 2003 года.

Считается что и сейчас корабль имеет слабое питание компьютера, и исправный передатчик, но мощности сигнала радиостанции недостаточно чтобы даже самая большая антенна на Земле смогла его «услышать». Проще говоря, у Пионера-10 просто сели батарейки.

Пионер-11

Следующий аппарат, той же серии, был отправлен к Сатурну, для изучения планеты, его колец и спутников. Корабль передал массу снимков не только Сатурна, но и транзитного для его полета — Юпитера. После чего, Пионер-11 был выброшен в открытый космос силами «гравитационной рогатки» планет гигантов.

Сейчас Пионер-11 находиться на расстоянии 105 а. е. от Земли. Последний успешный радиообмен с зондом был произведен в 1995 году, но из-за того, что передающая тарелка Пионера-11 со временем утратила точную ориентацию на Землю, дальнейшая передача сигнала стала невозможной. Как и Пионер-10, Пионер-11 скорей всего находиться в рабочем состоянии, и продолжает передавать слабый сигнал (отчет о работе бортового компьютера) мимо Земли за пределы солнечной системы.

Вояджер-1

Самый дальний от нашей планеты объект искусственного происхождения. Сейчас Вояджер-1 находиться на расстоянии 142 а. е. от Земли. Аппарат и сегодня имеет прямую связь с Землей, однако некоторая часть оборудования корабля за 38 лет полета вышла из строя, вполне возможно следствием этого могли стать мощные столкновения зонда с космической пылью.

Вояджер-1 настолько удалился от Солнца, что будь у него возможность оглянуться назад, и наше родное светило выглядело как яркая звезда, не дающая аппарату практически никакого тепла. Вояджер-1 сейчас находиться в практически полной темноте, температура за бортом приближается к температуре реликтового излучения и на данный момент составляет не более 12 Кельвинов. Хотя Вояджер-1 формально покинул известную нам Солнечную систему, однако на него все еще оказывает влияние гравитация Солнца, то есть аппарат может «встречается» с объектами, вращающимися вокруг Солнца. А вот микроскопическое вещество, окружающее Вояджер-1 уже, имеет мало общего с нашей Системой и является частью межзвездной среды – продуктом других звезд и газопылевых облаков.

Вояджер-2

Наверное, самый удачный космический зонд, который был отправлен человеком для изучения Солнечной системы. Вояджер посетил сразу 4 планеты, открыл множество новых объектов и с огромной скоростью вылетел за пределы системы Солнца.

Сейчас Вояджер-2 находиться на расстоянии 120 а. е. от Земли. Его оборудование полностью исправно, хотя находиться в режиме пониженного потребления энергии бортовых реакторов. Примерно один раз в год, производиться сеанс связи с аппаратом. Вояджер-2 продолжает отвечать на любую команду с Земли с задержкой сигнала более 23 часов. Ожидается, что до момента критического исчерпания уровня генерации тока, оба Вояджера еще около 10 лет смогут держать связь с Землей.

cosmos-online.ru

10 космических рекордов Советского союза о которых не упоминают на Западе

Мы все знаем, что именно Советский Союз впервые в истории запустил в космос спутник, вывел на орбиту первое живое существо и первого человека. В ходе ожесточённой космической гонки у СССР была главная цель – опередить Соединённые Штаты. В некоторых категориях первенствовал Советский Союз, в некоторых – Америка. К сожалению, молодёжь, выросшая уже после распада СССР, в подавляющем большинстве случаев ничего не знает о космических рекордах этой великой страны. А за океаном о них вообще стараются не упоминать. Почему бы не исправить это досадное упущение прямо сейчас?

Первый подлёт космического аппарата к Луне

Спутник «Луна-1» впервые в истории пролетел в непосредственной близости от Луны

Спутник «Луна-1», запущенный с территории СССР 2 января 1959 года, стал первым космическим аппаратом, успешно добравшимся до Луны. 360-килограммовая «Луна-1», несущая на себе герб Советского союза, должна была достичь лунной поверхности, тем самым продемонстрировав превосходство СССР над Америкой в научной сфере. К сожалению, спутник промахнулся и прошёл в 6 тысячах километров от поверхности Луны. Зонд выпустил большое облако паров натрия, светившееся так ярко, что учёные могли отследить весь маршрут его движения.

«Луна-1» стала уже пятой попыткой СССР высадиться на Луне. Сведения о четырёх предыдущих неудачных попытках, к сожалению, засекречены для широкой публики.

В сравнении с современными космическими аппаратами «Луна-1» была очень простой и примитивной. Этот спутник не имел собственного двигателя, его электроснабжение ограничивалось использованием аккумуляторных батарей. Аппарат также не имел ни одной камеры для съёмки лунной поверхности. Сигналы от «Луны-1» перестали поступать в командный центр на третий день после запуска спутника.

Первый подлёт к другой планете

Спутник «Венера-1» приблизился к Венере на 100 тысяч километров

Зонд «Венера-1» был запущен с территории Советского Союза 12 февраля 1961 года. Учёные рассчитывали, что он сможет сесть на поверхность Венеры. Это, кстати, была уже вторая по счёту попытка СССР запустить спутник к ближайшей планете.

В спускаемой капсуле «Венеры-1» на планету должен был быть доставлен советский герб. Несмотря на то, что большая часть спутника, как ожидалось, сгорела бы в атмосфере, учёные надеялись, что хотя бы капсула опустится на поверхность, тем самым подарив СССР право называться первым государством, добравшимся до другой планеты.

Спутник был запущен успешно, нормально прошли и первые сеансы связи с ним. Но четвёртый сеанс состоялся на 5 дней позже, чем было запланировано, по причине неисправности одной из систем. В итоге контакт был утрачен, когда «Венера-1» отлетела всего лишь на 2 миллиона километров от нашей планеты.

Это интересно: Спутник долгое время дрейфовал в открытом космосе за 100 тысяч километров от Венеры, но, к сожалению, не мог получить данные с Земли для коррекции курса.

Первый спутник, который сфотографировал обратную сторону Луны

Спутник «Луна-3» передал на Землю первый в истории снимок обратной стороны Луны

Запуск спутника «Луна-3» состоялся в октябре 1959 года. Это аппарат стал третьим по счёту, успешно запущенным советскими учёными к Луне. На его борту впервые была установлена фотокамера для съёмки в космическом пространстве. Учёные должны были подвести аппарат к Луне с обратной стороны, после чего тот должен был сфотографировать закрытую для земных наблюдателей часть нашего спутника.

Фотокамера была достаточно примитивной. В общей сложности «Луна-3» могла сделать всего лишь 40 фотографий. Причём их проявление и высушивание, по задумке учёных, также должны были происходить непосредственно на борту. Потом с помощью специальной бортовой электронно-лучевой трубки изображения должны были быть отсканированы, а полученные данные – переданы на Землю. К сожалению, радиопередатчик был очень слабым, поэтому первые попытки отправить фотографии на Землю были неудачными. Только после того, как зонд совершил полный оборот вокруг Луны и сблизился с Землёй, советские учёные смогли получить 17 снимков не самого высокого качества.

Отметим, что после просмотра фотографий специалисты были сильно взволнованы. В то время как светлая сторона Луны считалась практически плоской, выяснилось, что на обратной стороне есть высокие горы и непонятные тёмные участки.

Первая посадка на поверхность другой планеты​

Такой же модуль сел на Венеру и установил связь с Землёй

Спутник «Венера-7», один из 2 космических аппаратов-близнецов, 17 августа 1970 года стартовал с аэродрома «Байконур». Планировалось, что зонд совершит мягкую посадку на поверхность Венеры, а потом развернёт там радиопередатчик для связи с Землёй. Стоит ли говорить, что до этого никакой созданный людьми аппарат не приземлялся на другую планету?

Чтобы не сгореть при прохождении через плотную атмосферу Венеры, спускаемый аппарат мог самостоятельно охлаждаться до -8°С. Учёные из СССР решили, что он будет как можно дольше оставаться в спокойном состоянии. То есть капсула с передатчиком должна была оставаться состыкованной с носителем, пока сопротивление атмосферы Венеры не разделило бы их.

Спутник вошёл в атмосферу второй от Солнца планеты точно в запланированное время, но за полчаса до посадки на поверхность тормозной парашют, не выдержав нагрузки, порвался. Сначала учёные считали, что спускаемая капсула не выдержала удара. Но после подробного анализа регистрируемых сигналов было выяснено, что зонд всё-таки успешно передавал температурные показания с поверхности Венеры целые 23 минуты после приземления. По сути, цель инженеров, проектировавших этот инновационный космический аппарат, была достигнута.

Первый земной объект на поверхности Марса

«Марс-3» передал на Землю данные с Марса

Два космических спутника-близнеца «Марс-2» и «Марс-3» в мае 1971 года стартовали с советского аэродрома «Байконур» с разницей в сутки. Они должны были выйти на орбиту Марса, и, вращаясь вокруг него, составить детальную карту поверхности планеты. Помимо этого, со спутников планировалось произвести ещё и запуск двух спускаемых модулей. В СССР надеялись, что эти небольшие посадочные капсулы станут первыми объектами с Земли, попавшими на Марс.

Но американцы смогли опередить Советский Союз, достигнув орбиты четвёртой планеты Солнечной системы немного раньше. Аппарат «Маринер-9», стартовавший примерно в то же время, что и советские зонды, долетел до Марса на 2 недели раньше. Но оказавшись на месте, и американский, и два советских зонда обнаружили, что планета покрыта густой пылевой завесой, это сильно мешало сбору необходимых данных.

Спутник «Марс-2» разбился о поверхность Красной планеты, но модуль с «Марса-3» сумел успешно произвести посадку и начать передачу данных. К сожалению, уже через 20 секунд она прервалась. За это время были переданы только несколько десятков снимков с трудноразличимыми деталями и плохой освещённостью.

Это интересно: Скорее всего, причиной фиаско стала мощная песчаная буря на Марсе, не давшая зонду возможность чётко сфотографировать поверхность Красной планеты.

Первый возвращаемый спутник, доставивший образцы с Луны обратно на Землю

Этот миниатюрный спутник взял пробы грунта на Луне и доставил их на Землю

К концу шестидесятых годов в лабораториях НАСА уже имелось множество камней, собранных на лунной поверхности астронавтами «Аполлона-11». СССР же не мог похвастаться ничем подобным. Потерпев поражение в гонке за высадку человека на Луне, Советский Союз был полон решимости опередить американцев в другой области: учёные планировали создать автоматизированный космический зонд, который взял бы пробы лунного грунта и самостоятельно доставил их на Землю.

Первый возвращаемый спутник «Луна-15» разбился во время посадки на Луну. Следующие 5 попыток также были неудачными: зонды не могли даже выйти в космическое пространство из-за различных проблем с ракетой-носителем. Только с шестого раза спутник «Луна-16» удалось успешно вывести на орбиту Луны.

Совершив мягкую посадку возле моря Изобилия, советский аппарат взял пробы грунта с поверхности Луны, после чего поместил их в зонд, который взлетел с поверхности нашего спутника и вернулся на Землю.

Мало кто верил в то, что советские учёные смогут создать беспилотный аппарат, который самостоятельно стартует с Луны, но им удалось посрамить скептиков. И даже тот факт, что в доставленном на Землю запечатанном контейнере содержалось лишь 100 граммов лунного грунта (астронавты «Аполлона-11» собрали более 22 килограммов), нисколько не преуменьшает степени их достижения. Образцы были тщательно исследованы. Выяснилось, что структура лунного грунта по многим параметрам напоминает влажный песок.

Первый космический аппарат, вмещавший более одного человека

Космический корабль «Восход-1» вывел в космос сразу трёх космонавтов

Стартовавший в октябре 1964 года космический корабль «Восход-1» стал первым аппаратом, доставившим в космос нескольких астронавтов. Несмотря на то что «Восход-1» был объявлен советскими учёными инновационным, по сути, это была просто модернизированная версия аппарата «Восток-1», в 1961 году доставившего в космос Юрия Гагарина. Но американцы, не имевшие на то время даже проектов аналогичных космических кораблей, были сильно впечатлены подобным достижением СССР.

Интересно, что сами конструкторы называли «Восход-1» очень небезопасным. Они возражали против его использования, пока руководство страны не «подкупило» их, предложив отправить на орбиту вместе с двумя космонавтами ещё и одного конструктора. Какие же недостатки имел «Восход-1» в области обеспечения безопасности?

  1. Космонавты не имели возможности катапультироваться в случае неудачного старта, ведь конструкторы не могли создать сразу 3 люка.
  2. В капсулах было настолько тесно, что космонавтам приходилось обходиться без скафандров. Если бы случилась разгерметизация, они непременно погибли бы.
  3. Обновлённая посадочная система, включающая в себя пару парашютов и тормозной двигатель, до полёта была испытана лишь единожды.
  4. Наконец, космонавтам приходилось за несколько месяцев до старта придерживаться строгой диеты, чтобы похудеть. Превышение расчётной массы космического корабля даже на несколько лишних килограммов могло привести к серьёзным проблемам при запуске.

К счастью, несмотря на столь значительные недостатки, первый полёт «Восхода-1» с тремя космонавтами на борту прошёл успешно.

Первый афроамериканец на орбите

Арнальдо Тамайо Мендес стал первым афроамериканцем в космосе

18 сентября 1980 года космический корабль «Союз-38» направился к орбитальной станции «Салют-6». В нём находились советский космонавт Юрий Романенко и лётчик из Кубы Арнальдо Тамайо Мендес. Арнальдо стал первым темнокожим человеком, покорившим космическое пространство. Его полёт стал частью программы под названием «Интеркосмос». Она позволяла другим странам принимать участие в космических проектах СССР и отправлять своих астронавтов на орбиту.

Это интересно: Мендес пребывал на борту «Салюта-6» всего лишь 7 дней, но за это время он успел стать объектом 24 химических и биологических исследований. Фиксировались его метаболизм, электрическая активность мозга, изменение структуры костных тканей в условиях невесомости и т.д. Вернувшись на Землю, Мендес получил почётное звание «Герой Советского Союза» – высшую награду в СССР.

Первым же темнокожим гражданином Соединённых Штатов, побывавшим в открытом космосе, стал астронавт Гайон Стюарт Блюфорд, один из членов экипажа шаттла «Challenger». Его полёт состоялся в 1983 году.

Первая стыковка с нерабочим космическим аппаратом

Советские космонавты сумели состыковаться с этой махиной в ручном режиме и отремонтировать её

11 февраля 1985 года советские учёные неожиданно утратили контроль над орбитальной станцией «Салют-7». На космическом корабле произошли каскадные короткие замыкания, отключившие все его электрические приборы и погрузившие аппарат в «мёртвое» состояние.

Пытаясь спасти «Салют-7», Советский Союз отправил двух опытных космонавтов, которые должны были отремонтировать станцию. Автоматизированная система стыковки также вышла из строя, поэтому пилотам пришлось подойти к «Салюту-7» очень близко и попробовать состыковаться с ним в ручном режиме.

Хорошо, что станция была неподвижной. Это помогло советским космонавтам успешно произвести стыковку. Таким образом, они продемонстрировали всему миру, что при необходимости можно попасть в любой космический корабль, находящийся на орбите, даже если тот совершенно неуправляем.

Это интересно: Экипаж передал на Землю сообщение о том, что станция «Салют-7» была покрыта плесенью, на стенах и приборах образовались сосульки, а температура внутри составляла -10°С. Технические работы по ремонту космического корабля ​​длились почти 4 дня. За это время экипаж проверил сотни кабелей, но сумел определить источник сбоя в электрической цепи и вернуть «Салют-7» к жизни.

Первые погибшие в космосе люди

Владислав Волков, Георгий Добровольский и Виктор Пацаев — погибшие космонавты с «Союза-11»

В последний день июня 1971 года весь Советский Союз с нетерпением ждал возвращения трёх космонавтов с корабля «Союз-11», провёдших на орбите рекордные 23 дня. Но после приземления посадочной капсулы никаких сигналов от экипажа не поступило. Открыв люк, наземные служащие увидели ужасную картину: все 3 космонавта были мёртвыми. Их лица были покрыты тёмно-синими пятнами и залиты кровью из носа и ушей. Как же произошла эта трагедия?

В ходе следствия было выяснено, что отделение спускаемой капсулы от орбитального модуля прошло неидеально. Из-за повреждения стыковочного модуля клапан аппарата остался открытым. Чуть более чем за одну минуту из капсулы вышел воздух. Давление резко упало, и космонавты задохнулись раньше, чем смогли найти и закрыть злополучный клапан. С разницей в несколько секунд они потеряли сознание, после чего погибли.

Смертельные случаи в космической сфере случались и раньше, но трагедии всегда происходили вскоре после запуска аппаратов, то есть, в атмосфере Земли. Авария же космического корабля «Союз-11» случилась на высоте в 170 километров. То есть, Владислав Волков, Георгий Добровольский и Виктор Пацаев стали первыми и единственными на данный момент людьми, погибшими непосредственно в космосе.

Удивительно, но за все вышеперечисленные достижения в космической сфере (за исключением, конечно, последнего пункта) люди должны быть благодарны так называемой Холодной войне. После окончания Первой мировой войны Соединённые Штаты и Советский Союз стремились во что бы то ни стало доказать своё господство на мировой арене. Одним из аспектов, необходимых для достижения этой цели, был стремительный научно-технический прогресс. Поэтому правительство СССР не жалело денег и финансировало космические проекты, которые многие люди называли безумными. А в итоге они вошли в историю!

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

www.publy.ru

Космический зонд «вояджер2» был захвачен инопланетянами

Инопланетная цивилизация захватила космический зонд NASA и через него отправляет закодированные сообщения на Землю. Как сообщили ученые из НАСА, космический странник Вояджер- 2 неожиданно изменил кодировку посылаемых сообщений.

Сотрудник NASA Кевин Бэйнс сообщил, что на расстоянии около 15 миллиардов километров от Земли космический зонд неожиданно стал посылать данные на языке, который никто из специалистов не смог понять. Это могло произойти лишь в одном случае, если кто-то изменил систему связи космического зонда Вояджер-2.
Анализ полученных сообщений показал, что в двоичной системе зонда код был изменен с 0 на 1. В НАСА отмечают, что остальные системы зонда не подверглись никаким изменениям и работают в прежнем режиме.

Возможно что правка двоичного кода, это своеобразный ответ инопланетян и ответ положительный! Ведь кто-то перепрограммировал зонд, а значит это послание нам о том, что мы не одни во Вселенной.
Согласно официальным сообщениям НАСА, «… сбой в памяти бортового компьютера, по-видимому, вызвал изменения в структуре передаваемой научной информации Voyager 2. Значение в одной ячейке памяти было изменено с нуля на единицу».
Специалисты НАСА перезагрузили бортовой компьютер Вояджера 2 к начальному состоянию. Произошедшее пока так и осталось загадкой…

Два американских межпланетных зонда «Вояджер-1» и «Вояджер-2», созданные в Лаборатории реактивного движения NASA, отправились в космос в 1977 году с разницей в 16 дней.
«Вояджер-1» был запущен 5 сентября 1977 года. Во время своего путешествия он пролетел рядом с Юпитером и Сатурном, передав на Землю их изображения. В настоящее время он является самым далеким от Земли аппаратом, созданным человеком.
«Вояджер-2» стартовал 20 августа 1977 года. Помимо Юпитера и Сатурна, он также пролетел мимо Урана и Нептуна. На борту каждого из аппаратов имеется послание внеземным цивилизациям – «Золотая пластинка». Это позолоченная информационная пластинка из меди, на которой представлены 115 слайдов с фотографиями жизни на Земле, записи земных звуков (ветер, волны, гром), музыка и приветствия на 55 языках. Также на ней указано расположение Солнечной системы.

Оба «Вояджера» поддерживают связь с Землей с помощью сети дальней космический связи NASA, сигнал идет около 17 часов до одного аппарата и порядка 14 часов до другого. Учитывая, что аппараты получают энергию от радиоизотопных термоэлектрических генераторов, работающих на плутонии-238, энергии хватит для работы аппаратуры «Вояджеров» примерно до 2025 года.

Интересно то, что по всем расчетам «Вояджер-1» должен был уже выйти в межзвездное пространство, но этого так и не произошло. Оба аппарата продолжают находится в Солнечной системе
https://cont.w

www.colors.life

Спуск космического корабля на Землю — Путь в космос — Металл

 Преодолеть силу земного тяготения, пробить толщу воздушной оболочки и достигнуть космического пространства — задача не из легких. А как вернуться из космоса обратно на Землю? 

 На первый взгляд кажется, что спуск космического корабля на Землю должен быть значительно проще подъема. Все хорошо знают: тяжело идти в гору, а с горы легче. К сожалению, эта простая и очевидная истина оказывается не совсем верной, когда имеешь дело со спуском с «космической горы». Мы рассматривали устройство обитаемого космического корабля, пригодного для совершения длительных полетов в космическом пространстве. Он состоит из двух главных частей: орбитального отсека и так называемого спускаемого аппарата (его еще называют возвращаемым аппаратом). Помимо этого, на корабле имеются тормозной двигатель, солнечная батарея и ряд других систем. Все эти составные части корабля доставляются в космическое пространство с Земли. А вот на Землю возвращается не весь корабль, а только небольшая часть его, та, которая называется спускаемым аппаратом. 

 Перед тем как начинать спуск на Землю, все члены экипажа космического корабля переходят в спускаемый аппарат. В нем же размещена аппаратура, необходимая для поддержания жизнедеятельности экипажа, а также материалы наблюдений, проведенных экипажем в соответствии с планом полета. Остальные части корабля в надлежащий момент отстыковываются от спускаемого аппарата и через некоторое время падают на Землю. Выражение «падают на Землю» не совсем точно. Части космического корабля, «падающие на Землю», не достигают поверхности Земли. Проходя через плотные слои воздуха, они нагреваются и сгорают, подобно тому как сгорают железные и каменные метеориты, попадающие в атмосферу Земли. 

 Человек побывал уже не только в околоземном космосе, на расстоянии 200 — 300 км от поверхности Земли, но и в так называемом дальнем космосе. Условия спуска на Землю космических кораблей, возвращающихся из дальнего и ближнего космоса, неодинаковы. Находясь в космическом пространстве вблизи Земли, корабль движется со скоростью = 8 км/сек, т. е. он имеет первую космическую скорость. При такой скорости движения вокруг земного шара, на высотах, где нет или почти нет атмосферы, корабль может находиться очень длительное время, не удаляясь от Земли и не падая на нее. Что же нужно сделать для того, чтобы корабль начал опускаться на Землю, т. е. падать? Для этого следует уменьшить скорость его движения. 

 Хотя обычно каждому, возвращающемуся из длительной и дальней поездки, хочется поскорее вернуться домой, возвращаться из космоса поспешно не следует потому, что сильно затормозить космический корабль непросто, или, лучше сказать, недешево. Мы уже говорили, что каждый лишний килограмм груза в корабле — вещь, чрезвычайно нежелательная. Затормозить космический корабль, двигающийся по орбите вокруг Земли, можно путем включения двигателя, развивающего тягу, направленную против движения корабля. 

 Предположим, что космический корабль и все, что на нем находится (без топлива), имеет массу 3 т. Сколько же нужно взять на корабль топлива, чтобы уменьшить его скорость с 8 до 4 км/сек? 

 Для того чтобы уменьшить скорость корабля на 4 км/сек, необходимо включить двигатель, который создавал бы тягу, направленную в сторону, противоположную его движению. Допустим, что скорость истечения продуктов сгорания топлива из сопла тормозного двигателя будет равна 3000 м/сек (величина, достижимая для современных жидкостных ракетных двигателей). Формула, установленная Циолковским, позволяет определить, что начальная масса космического корабля, т. е. его масса вместе с топливом, перед включением тормозного двигателя должна составлять 11,4 т, следовательно, топлива в корабле должно быть = 8400 кг. Таким образом, масса топлива, которое необходимо сжечь в тормозном двигателе, превосходит массу конструкции корабля и груза, находящегося в нем, почти в 3 раза. Такой способ торможения космических кораблей весьма неэкономичен да и практически трудноосуществим, так как доставить в космическое пространство такую большую массу топлива непросто и недешево. Но оказалось, что столь сильно тормозить космический корабль, совершающий орбитальный полет, для того чтобы он начал спуск на Землю, и не требуется. 

 Чтобы начать движение по траектории спуска, корабль должен потерять всего лишь небольшую часть своей скорости. Вполне достаточно для этого уменьшить скорость космического корабля на 200 — 250 м/сек. Для случая, рассмотренного нами, т. е. для космического корабля массой в 3 т, потеря скорости на 200 м/сек может быть обеспечена кратковременной работой тормозного двигателя при сжигании в нем топлива, масса которого меньше одной десятой массы корабля. Но приземляться космический корабль должен с почти нулевой скоростью, иначе произойдет катастрофа — корабль и экипаж, находящийся в нем, в момент приземления разобьются. Каким же образом можно отобрать от корабля всю или почти всю кинетическую энергию, которой он обладает? Практически осуществимый путь торможения космического корабля, без затраты топлива, был указан К. Э. Циолковским. Воздушная оболочка Земли, по мнению Циолковского, может играть роль тормоза для космических аппаратов, возвращающихся из межпланетного путешествия на Землю. Тормозить воздухом? Такое предложение может показаться не совсем реальным. Но вспомните, как дует ветер в лицо, когда вы быстро съезжаете на лыжах с крутой горы. А попробуйте высунуть руку из окна автомобиля, когда он мчится по шоссе. Воздух из почти невесомого и неощутимого становится упругим. Вы с трудом сможете удержать ладонь руки перпендикулярно направлению движения автомобиля. 

 Скорость движения космического корабля при входе его в воздушную оболочку Земли (после того как он будет приторможен на 100 — 200 м/сек) превосходит скорость самых быстрых самолетов примерно в 28 раз. При столь громадных скоростях воздух оказывает большое сопротивление движению. Всякое сопротивление связано с появлением трения. Происходит трение и при движении тел в воздухе. Возьмите два куска дерева и быстро потрите их друг о друга. — Что вы при этом заметите? — Куски дерева нагреваются — это результат того, что производимая вами работа трения перешла в тепло. Трение о воздух также сопровождается выделением тепла. 

 При движении космических аппаратов в атмосфере Земли имеет место не только трение о воздух. Когда корабль проходит воздушную оболочку, он создает впереди себя волну сжатого воздуха. Воздух сжимается не постепенно, а за очень малый промежуток времени. Как велико это сжатие? Расчеты показывают, что давление в сжатом воздухе при движении космического аппарата может достигать 50 атм. Из курса физики вы знаете, что быстрое сжатие или расширение газа происходит практически без притока и без отвода тепла, так как вследствие малого времени тепло не успевает ни уйти в окружающую среду (при сжатии), ни передаться от внешней среды (при расширении). Такие процессы называют адиабатическими. 

 Вследствие адиабатического сжатия слой воздуха, находящийся впереди летящего космического аппарата, разогревается до высокой температуры. Температура слоя воздуха, сжатого летящим космическим аппаратом, может достигнуть 8000° К. Это очень высокая температура. На Земле нет таких веществ, которые могли бы оставаться в твердом состоянии при этой температуре. Самые тугоплавкие вещества начинают переходить в газ или жидкость при температуре 4000 — 4500° С. А сможет ли космический аппарат выдержать столь высокие температуры? К тому же нужно помнить, что внутри корабля, за его обшивкой, находятся люди. 

 Торможение космического корабля воздушным тормозом требует соблюдения определенных мер предосторожности, иначе корабль может не только затормозиться, но и сгореть, не долетев до Земли. Спуск корабля с околоземной орбиты начинается с торможения его в космическом пространстве, где нет воздуха. Для этого на некоторое время включаются тормозные двигатели, которые развивают тягу, направленную в сторону, противоположную движению корабля. После срабатывания тормозных двигателей космический корабль изменяет траекторию и начинает снижаться, приближаясь к Земле. 

 Полет по орбите вокруг Земли космический корабль осуществляет обычно на некотором удалении от границы воздушной оболочки, поэтому после торможения корабль какое-то время снижается в пространстве, где практически отсутствует воздух. Время снижения корабля в безвоздушном пространстве должно быть не меньше определенной величины. За это время на корабле проводятся подготовительные работы по входу в воздушную оболочку. Поэтому высота, с которой можно производить изменение траектории космического корабля, т. е. начинать спуск на Землю, ограничивается временем, необходимым для выполнения подготовительных работ. 

 Что же необходимо проделать на космическом корабле перед тем, как он войдет в воздушную атмосферу Земли? После того как корабль затормозится двигателем, от него отбрасывается все, без чего он может производить спуск. Отбрасывается служебный отсек, тормозной двигатель и некоторые системы. Делается это для того, чтобы уменьшить массу космического корабля, а следовательно, уменьшить количество энергии, которую нужно отобрать от корабля в процессе его спуска к Земле. 
 


Рис. 14. Спускаемый аппарат имеет форму чечевицы.


 Спускаемые аппараты советского космического корабля «Союз» и американского корабля «Аполлон» имеют вид чечевицы (рис. 14). Слой теплозащиты на спускаемых аппаратах этих космических кораблей нанесен на поверхность неравномерно. На лобовой части толщина теплозащитного слоя самая большая, на противоположной стороне (донная часть аппарата) — самая маленькая. Сделано это для того, чтобы уменьшить массу спускаемого аппарата. Толстый слой лобовой защиты должен выдержать большие механические нагрузки и обеспечить отвод тепла, поступающего от раскаленного сжатого воздуха. 

 Теплозащита на донной части спускаемого аппарата и боковых его поверхностях ни по механическим свойствам, ни по тепловым характеристикам не рассчитана на такие нагрузки, какие должна выдерживать лобовая часть. Следовательно, для того чтобы при спуске спускаемый аппарат не разрушился или не нагрелся до недопустимо высокой температуры, он должен войти в атмосферу Земли направленной вперед лобовой частью. Для этого перед входом в атмосферу он должен быть соответствующим образом ориентирован и в таком ориентированном положении войти в воздушную оболочку Земли. 

 Ориентация преследует и другую цель, а именно обеспечение входа спускаемого аппарата в атмосферу под определенным углом. Для чего это нужно? Угол входа влияет на ряд показателей процесса спуска. Для пилотируемых космических аппаратов угол входа в атмосферу определяется величиной ускорения, которое может выдержать человек. Мы уже говорили о том, что при подъеме космического корабля в космическое пространство возникают перегрузки, превышающие собственный вес человека в несколько раз. 

 В отличие от подъема при спуске космический корабль движется с отрицательным ускорением. Какие же силы будут действовать на человека, находящегося в спускаемом аппарате, в процессе его снижения? Во-первых, сила тяжести F = mg (m — маса космонавта, g — ускорение свободного падения), направленная к центру земного шара. Кроме того, на него будет действовать сила упругости, направленная в противоположную сторону. Эти две силы и сообщают ускорение а, направленное противоположно ~. 

 Следовательно, при спуске с орбиты на Землю космонавт испытывает действие силы, направленной от Земли. Эта сила прижимает космонавта к сидению кабины или к потолку. По величине эта сила превосходит нормальный вес космонавта (его вес в состоянии покоя) на та. Человек может выдерживать перегрузку, т. е. увеличение собственного веса, в 10 — 12 раз. (Конечно, при этом он становится практически неработоспособным.) Большое увеличение веса, или, как говорят, большая перегрузка, опасно для жизни человека. 

 Перегрузка, испытываемая космонавтами при спуске спускаемого аппарата с орбиты на поверхность Земли, зависит от того, под каким углом к горизонту спускаемый аппарат движется в атмосфере Земли. 
 


Рис. 15. Спуск космического корабля на Землю.


 Рассмотрим два возможных случая снижения спускаемого аппарата: первый — аппарат движется по крутой траектории; второй — движение происходит по пологой траектории, составляющей с горизонтом небольшой угол (см. рис. 15). Очевидно, во втором случае спуск будет продолжаться гораздо дольше, чем в первом. Аппарат постепенно будет входить в нижележащие слои атмосферы и постепенно терять скорость, вследствие чего отрицательное ускорение спускаемого аппарата будет небольшим. Спуск по траектории, составляющей малый угол с линией горизонта, позволяет, по сравнению с крутым спуском, обеспечить более безопасные условия для экипажа, т. е. снизить перегрузки до пределов, которые легко переносятся человеческим организмом. 

 Однако угол спуска нельзя делать и слишком малым, так как в этом случае возникает другая угроза безопасности экипажа, связанная с перегреванием. 

 Рассмотрим, как форма траектории полета спускаемого аппарата влияет на его нагревание. Мы уже говорили о том, что большая часть кинетической и потенциальной энергии, которой обладает космический корабль, находясь в орбитальном полете в космическом пространстве, при спуске на Землю превращается во внутреннюю энергию. Как будет нагреваться спускаемый аппарат при спуске на Землю по крутой траектории, по сравнению с движением по некоторой кривой, расположенной под малым углом к горизонту? При крутом спуске возвращаемый аппарат быстрее тормозится, а вследствие этого и быстрее теряет энергию. При спуске по пологой кривой аппарат дольше находится в разреженных слоях воздуха и поэтому снижает скорость не так резко, как в первом случае. Очевидно, чем более пологой будет траектория, тем медленнее аппарат будет терять скорость. Следовательно, количество тепла, образующегося в единицу времени, при спуске аппарата по крутой траектории будет значительно больше, чем при спуске по траектории, составляющей малый угол с горизонтом. 

 Из сказанного напрашивается вывод, что, чем круче траектория спуска, тем меньше опасность перегрева спускаемого аппарата, а следовательно, и меньше опасность для экипажа. Но вывод этот неверен. С точки зрения поддержания внутри кабины спускаемого аппарата приемлемых для экипажа температурных условий слишком плавный спуск нежелателен. Чем это обьясняется? Вы знаете, что при тушении пожаров спасательным командам приходится зачастую проникать в горящий дом, пробиваясь сквозь пламя. Человека обливают водой, и он в мокрой одежде, без всякого вреда для себя проходит сквозь стену огня. Это он смог бы проделать и в сухом костюме, если бы последний был сшит из негорючей ткани. Температура пламени горящих на воздухе предметов обычно составляет 450 — 500°С. Это довольно высокая температура, но из-за того, что пожарный в своем негорючем костюме находится в пламени очень небольшое время, костюм не успевает прогреться, и поэтому столь высокая температура оказывается для человека неопасной. 

 А как бы чувствовал себя человек в таком же костюме из негорючей ткани, если бы окружающая его среда имела температуру, даже в два-три раза меньшую, чем температура пламени, но время пребывания в ней исчислялось бы несколькими минутами? Видимо, это было бы небезопасно не только для здоровья, но и для жизни человека. Костюм из негорючей ткани ему бы не помог — за столь длительное время тело человека нагрелось бы до температуры окружающей среды, т. е. перегрелось. Аналогичная картина имеет место и при движении спускаемого аппарата в атмосфере. Если аппарат спускается по крутой траектории, к нему подводится в единицу времени большее количество тепла, чем при движении по пологой траектории. Но, для того чтобы тепло могло дойти до кабины аппарата, где помещается экипаж, требуется время. Это время зависит от характера и толщины теплозащитного слоя, нанесенного на наружную поверхность спускаемого аппарата, и характеристики теплоизоляции, которая находится под слоем теплозащиты. 

 Если спуск аппарата происходит быстро, то времени на прогрев может оказаться недостаточно и тогда, несмотря на большое количество тепла, подводимого к спускаемому аппарату в единицу времени извне, от раскаленных газов воздушной атмосферы, воздух внутри кабины не успеет сильно нагреться. При длительном спуске (по пологой траектории), хотя в единицу времени от менее раскаленного воздуха будет поступать меньшее количество тепла, все же успеет какая-то его часть пройти внутрь кабины спускаемого аппарата через теплозащитное покрытие и теплоизоляцию обшивки аппарата, что приведет к нагреванию воздуха и всех предметов, находящихся внутри кабины. 

 Таким образом, такие два показателя, от которых зависит безопасность спуска экипажа космического корабля на Землю, как перегрузка и нагревание, по-разному меняются от вида траектории снижения спускаемого аппарата в плотных слоях атмосферы. Уменьшение перегрузки требует плавной траектории, длительного времени спуска. Недопустимость перегревания кабины спускаемого аппарата, наоборот, требует спуска по более крутой траектории с малым временем пребывания аппарата в плотных слоях воздуха. Траекторию спуска выбирают такой, при которой перегрузки не превышали бы величины, допустимой для человеческого организма, и в то же время температура внутри кабины аппарата, где помещается экипаж, не была бы выше 40 — 50°С. Такую температуру человек может легко переносить. Имеющаяся уже довольно большая практика спуска обитаемых космических аппаратов с орбиты на Землю показывает, что допустимые величины перегрузок и температур воздуха внутри кабины обеспечиваются при времени снижения в плотных слоях атмосферы в течение 20 — 25 мин. 

 Мы рассмотрели условия спуска возвращаемого аппарата из ближнего или околоземного космоса. Находясь вблизи Земли и двигаясь вокруг нее, космический объект имеет скорость ~ 8 км/сек (первую космическую скорость). Для того чтобы космический корабль мог выйти в дальний космос, посетить какое-либо небесное тело нашей солнечной системы, он должен развить скорость 11,2 км/сек (т. е. вторую космическую скорость). И возвращаться ему из дальнего космоса тоже придется со второй космической скоростью. Как это влияет на условия спуска? 

 Прежде чем рассматривать спуск космического корабля на Землю после возвращения его из межпланетного полета, выясним, как происходит сближение космических объектов с таким небесным телом, как Луна. 

 Находясь на околоземной орбите, космический корабль имеет скорость движения, равную первой космической. Обладая этой скоростью, он не может упасть на Землю, но и удалиться от Земли, улететь к другим небесным телам тоже не может. 
 


Рис. 16. Траектории искусственного спутника Земли при различных скоростях движения относительно земного шара.


 Если кораблю сообщить скорость, большую, чем первая космическая, но меньшую второй космической, он будет продолжать двигаться вокруг Земли, улететь в межпланетное пространство он не сможет. Однако двигаться он будет не по круговой орбите, а по эллиптической (рис. 16). Длина большой оси эллипса будет тем большей, чем большую скорость (превышающую первую космическую) будет иметь космический корабль. 

 Нужно сказать, что почти все искусственные спутники Земли, находящиеся на околоземной орбите, движутся не по кругу, а по эллипсу. Почему? Иногда эллиптическая траектория искусственного спутника Земли бывает необходима для выполнения им своих задач в космосе. В этих случаях спутникам намеренно сообщают скорость несколько большую, чем первая космическая. По большей части траектория искусственных спутников получается эллиптической потому, что просто трудно обеспечить, чтобы скорость спутника на расчетной высоте точно соответствовала первой космической. 

 По мере увеличения скорости космического корабля его траектория движения превращается из эллиптической в параболическую. Скорость, при которой космический корабль приобретает параболическую траекторию, называется второй космической, она равна ~ 11,2 км/сек. Параболическая траектория, так же как и круговая, имеет только теоретическое значение. Полеты космических кораблей и необитаемых космических аппаратов к Луне и другим планетам солнечной системы (Марсу, Венере) проходят не по параболическим траекториям, а по гиперболическим. По параболе космический корабль может двигаться только при условии, если его скорость точно соответствует второй космической, а если она немного меньше, то он станет двигаться по замкнутой кривой — эллипсу, т. е. находиться около Земли и лететь к другим планетам солнечной системы не сможет. Если же кораблю сообщить скорость чуть большую, чем вторая космическая, его траекторией становится уже не парабола, а гипербола. Гипербола — незамкнутая кривая, и космический корабль, перейдя на гиперболическую траекторию, при движении по ней не может приблизиться к Земле. Он будет от нее все дальше и дальше удаляться и в конце концов потеряет с ней связь, т. е. перестанет чувствовать действие силы земного тяготения. 

 Таким образом, чтобы полететь на Луну или какую-либо планету солнечной системы, космическому кораблю, находящемуся на околоземной орбите, необходимо сообщить скорость равную или чуть большую, чем вторая космическая. Если после достижения космическим кораблем скорости, немного большей второй космической, выключить двигатель, то корабль будет продолжать двигаться по гиперболической траектории. 
 


Рис. 17. В точке А сила притяжения тела Землей (F з) равна силе притяжения этого тела Луной (F л)


 В космическом пространстве есть такое место, где тело, находящееся в этой точке, испытывает одинаковые силы притяжения со стороны Луны и Земли (рис. 17). Если кораблю сообщить скорость, достаточную для того, чтобы он смог долететь до этой точки и чуть перейти ее, то на него в большей степени будет действовать лунное притяжение, чем земное. До нейтральной точки, где тяготения Луны и Земли взаимно уравновешиваются, космический корабль летит, затрачивая сообщенную ему двигателем кинетическую энергию на преодоление силы тяготения Земли. На этом участке он как бы набирает высоту над Землей. Движение космического корабля после нейтральной точки под действием силы тяжести Луны следует уже рассматривать не как движение вверх по отношению к Земле, а как падение вниз, на Луну. Если при подъеме, т. е. при полете до нейтральной точки, корабль все время уменьшает скорость, то начиная с этой точки под действием тяготения Луны он все время ускоряется, скорость его увеличивается. Вблизи Луны скорость космического корабля достигает значения второй космической (но не для условий Земли, а для лунных условий). С помощью тормозного двигателя скорость корабля снижают до первой лунной космической скорости. Имея эту скорость, корабль будет двигаться вокруг Луны не падая и не удаляясь от нее. Лунная первая космическая скорость не равна первой космической околоземной скорости. 

 Ввиду того, что масса Луны в 81 раз меньше массы Земли, ускорение свободного падения для Луны оказывается меньше ускорения свободного падения для Земли, а первая лунная космическая скорость составляет всего лишь 1,7 км/сек. Что необходимо для того, чтобы космический корабль мог сойти с лунной орбиты и лететь к Земле? Очевидно, так же как и в случае отлета с Земли к Луне, ему необходимо сообщить так называемую вторую лунную космическую скорость. Для околоземного космического пространства вторая космическая скорость равна — 11,2 км/сек, для окололунного она значительно меньше. Космический корабль может выйти из зоны притяжения Луны и лететь к другим небесным телам солнечной системы, если скорость его немного превысит 2,4 км/сек. Имея эту скорость, космический корабль начнет удаляться от Луны, поднимаясь вверх по отношению к ее поверхности. 

 Двигаясь по гиперболической траектории, космический корабль будет удаляться от Луны, постепенно уменьшая скорость. Его кинетическая энергия будет переходить в потенциальную. Достигнув нейтральной точки, где действие силы притяжения Луной уравновешивается действием силы притяжения Землей, космический корабль начнет падать на Землю. В нейтральной точке космический корабль будет иметь максимальную потенциальную энергию (относительно Земли). 

 По мере приближения к Земле потенциальная энергия будет уменьшаться, а кинетическая — возрастать. Приблизившись к Земле, космический корабль приобретет скорость, приблизительно равную 11,2 км/сек, т. е. вторую космическую. С такай скоростью начинать спуск на Землю небезопасно. Перед тем как начинать спуск, необходимо уменьшить скорость корабля. Но как? 

 Мы уже определяли количество топлива, которое нужно сжечь в ракетном двигателе для того, чтобы уменьшить скорость космического корабля с 8 до 4 км/сек. Оказалось, что топлива для этого нужно слишком много, чтобы такой путь торможения космических объектов мог иметь практическое значение. Затормозить тело, двигающееся со скоростью 11,2 км/сек, еще труднее. Расчеты и практика космических полетов в Советском Союзе и США показывают, что задача торможения космических кораблей, двигающихся со второй космической скоростью, может быть успешно решена, если использовать тормозящее действие воздушной оболочки земного шара. При возвращении на Землю космического корабля из орбитального полета, когда скорость его ненамного превышает первую космическую, безопасный спуск с использованием тормозящего действия атмосферы можно осуществить, если обеспечить соответствующий угол входа корабля в плотные слои атмосферы. Корабль, входя постепенно во все более и более плотные слои воздуха, будет разогреваться и одновременно тормозиться, пока не достигнет поверхности Земли.

ags-metalgroup.ru

Топ заблуждений об астрономии. 5. Только с космической скоростью можно улететь с Земли

Как ни странно, это тоже миф для условно образованных: совсем необразованные ведь просто ничего не знают про какие-то там «космические скорости».

Однако те, кто про них всё-таки слышали, с большой вероятностью поведают вам что-то в стиле: «Чтобы космический корабль улетел в космос, он должен набрать первую космическую скорость (вторую, третью или просто «космическую»).

И это — снова свидетельство того, что заученное наизусть вовсе не тождественно понимаемому.

Поскольку на самом деле улететь с Земли куда угодно, вообще говоря, можно с любой скоростью — главное, чтобы она с какого-то момента времени была направлена от Земли.

Когда вы подпрыгиваете, вы не набираете космическую скорость, но при этом вы ведь совершенно точно отрываетесь от земли. И — если у вас богатое самомнение — вы даже можете считать, что вы от неё улетаете.

Да, потом вы на неё, независимо от самомнения, как правило, обратно приземляетесь, но всё равно уже с этого момента можно догадаться, что дело тут не в одной лишь только скорости.

«Скорость изменения скорости» — ускорение — это именно та штука, которая не позволяет вам улететь насовсем. Однако ускорение вызывается суммой сил, поэтому для обнуления ускорения (и, соответственно, вечного движения с имеющейся скоростью) вам нужно лишь подобрать некоторую силу, которая равна силе притяжения вас или космического корабля к Земле в данной точке пространства. Или бо́льшую. Если вам это удастся, то вы можете улететь куда угодно, даже со скоростью один миллиметр в год.

Надо будет только подождать достаточно долго. И вот в этом и состоит та самая проблема, которой обязано появление всех этих «космических скоростей» с порядковыми номерами: где нам взять такую силу и чтоб надолго?

Сила притяжения есть всегда, а вот противодействующую ей силу мы вынуждены создавать сами. Например, упругостью наших мышц при прыжке. Или выбросом разогретых газов из ракетного двигателя. Или ещё как-то.

Возможно, в «ещё как-то» скрываются и способы генерации силы сколь угодно долгое время — например, есть соображения по поводу того, что можно было бы хватать спецворонкой молекулы из космоса, часть из них использовать в ядерном синтезе, а другую часть разогревать энергией от первой части, получая таким образом перманентно работающий реактивный двигатель. Но проблема в том, что такое пока только предположено, а не реализовано. Пока что мы просто вынуждены предполагать остановку двигателя в какой-то момент: нам ведь надо экономить топливо, которое мы пока что заливаем в космические корабли на Земле, а не собираем из межпланетного пространства.

И вот тут-то возникает мегачит: если разогнать космический корабль до некоторой скорости, то двигатель можно отключить, и корабль, как рассказывалось в прошлом разделе, хотя и будет падать, но в своём падении будет всё время промахиваться мимо Земли.

Иными словами, в «космических скоростях» речь каждый раз идёт о том случае, когда двигатель уже выключен, включать его обратно не намереваются, но всё равно не хотят, чтобы корабль упал на Землю.

То есть эту фразу следует трактовать буквально: «космическая скорость нужна, чтобы покинуть Землю». «Нужна», а не «обязательна». Это — один из способов реализации задуманного, а не некое общее правило на все случаи жизни.

Как мы видели в предыдущем разделе, такую скорость действительно можно подобрать.

Для этого в общем случае нам надо было бы решить систему дифференциальных уравнений второго порядка. Однако при простом вращении по окружности есть и более простой вариант: нам ведь известна связь между скоростью движения по круговой орбите и центростремительным ускорением. То есть тем ускорением, с которым центростремительная сила поворачивает вектор скорости.

Часто, кстати, это всё неправильно понимается: будто бы центростремительное ускорение создаёт скорость, с которой движется вращающийся по окружности объект. Но нет: оно только лишь поворачивает вектор скорости так, что модуль скорости — длина этого вектора — остаётся неизменной. Скорость же должна быть «какой надо» ещё до начала воздействия силы на объект.

«Я вырвал из своей бороды пять волосков, разорвал их на мелкие кусочки и развеял во все стороны. И тогда вокруг Омара Юсуфа стало вращаться много разноцветных, красивых шариков размером от горошины до очень большой тыквы. И это были вполне приличествующие ему спутники и по размеру, и по красоте.

Брату моему, как существу недалёкому, до этого мгновения, видимо, просто не приходило в голову, что он сам может изготовить себе спутников. Сейчас же он, в великой своей гордыне, пожелал себе спутника величиной с гору. И такой спутник у него действительно тотчас же появился. Но так как масса вещества, заключённого в этой горе, во многие тысячи тысяч раз превышала вес взбалмошного и бестолкового брата моего Омара Юсуфа, то Омар Юсуф тотчас же шлёпнулся о созданное им новое небесное тело, упруго, как футбольный мяч, отскочил от него и с воплями стал быстро-быстро вокруг него вращаться».

Л. Лагин. «Старик Хоттабыч»

Увы, всё это — сказка. В описанной ситуации Омар Юсуф не начал бы вращаться вокруг «горы». Он бы подолбился о неё, пока не потратил бы всю свою потенциальную энергию на не совсем упругие столкновения, а потом остался бы на ней лежать. В описанной ситуации просто нечему было разгонять его для «быстрого-быстрого вращения».

Так вот, если двигатели выключены, то единственная сила, которая могла бы создать центростремительное ускорение — сила тяжести планеты в данной точке. Назовём это ускорение «g», но будем помнить, что это не ускорение свободного падения у поверхности, а оное на данном расстоянии от центра планеты.

Чтобы это самое вращение действительно имело место, нужно, чтобы ускорение g было связано со скоростью v и расстоянием от центра планеты r следующим образом:

Из чего следует, что требуемая скорость

Если бы космический корабль летал прямо над поверхностью Земли, то ускорение свободного падения было бы примерно 9,8 м/с2. Радиус же Земли — примерно 6400 километров. То есть скорость вращения по круговой орбите, часто называемая «первой космической», равна

Большая скорость, да. Однако именно её надо набрать, чтобы выйти на орбиту Земли…

И снова вот и нет.

Ведь если мы с такой скоростью подкинем ракету вертикально вверх, то ракета просто упадёт обратно, а вовсе не выйдет на орбиту. Мало того, что скорость должна быть именно такой, она вдобавок должна быть перпендикулярна силе тяжести — только так можно избежать падения обратно.

Но что если мы возьмём скорость побольше?

Вот тут уже тяжелее. Тут вычисления будут уже менее простыми.

Как было сказано в предыдущем разделе, сила тяжести убывает с расстоянием. То есть та сила, которая пытается уронить космический корабль обратно на планету, тем меньше, чем дальше этот корабль от источника силы — планеты. Не исключено, можно подобрать такую начальную скорость, что, грубо говоря, «тело будет быстрее удаляться, чем тормозиться». То есть за то время, пока корабль улетит на некоторое расстояние, сила тяжести не успеет обнулить его скорость. На этом расстоянии сила тяжести уже меньше, а скорость всё ещё будет такой, что корабль снова успеет отлететь на некоторое расстояние, но эта уменьшившаяся сила снова не успеет его затормозить до нуля. И так до бесконечности.

В этом случае космический корабль улетит от планеты сколь угодно далеко, даже с выключенными двигателями. И только в гипотетической бесконечно далёкой точке его скорость всё-таки обратится в ноль.
Этот вопрос можно рассмотреть через закон сохранения энергии.

В момент старта у космического корабля есть кинетическая энергия, определяемая через его скорость

При улёте на бесконечность скорость обращается в ноль, а вместе с ней и кинетическая энергия. Эта энергия была целиком потрачена на работу против силы тяжести (поскольку больше не на что). Сила же тяжести менялась в зависимости от расстояния, а потому для определения работы против неё нам надо проинтегрировать силу тяжести относительно бесконечно малых приращений этого самого расстояния. От поверхности планеты и до бесконечности.

Теперь мы можем приравнять энергию в начале к энергии в конце и найти скорость

Если вспомнить о связи ускорения свободного падения с фигурирующими тут величинами,

то можно сказать, что

То есть мы видим, что вторая космическая скорость в корень из двух раз больше, чем первая. В случае с Землёй она равна

Подобрать «скорость улёта» можно не для всех объектов космоса: там ведь есть ещё чёрные дыры, обладающие достаточной массой для того, чтобы скорость, требуемая для улёта от них, была выше скорости света. Таким образом, даже свету не хватает скорости, чтобы «без реактивного двигателя» от них улететь — оттого-то они и чёрные.

Впрочем, по текущей концепции и с реактивным двигателем тоже улететь бы не удалось — ведь скорость света нельзя превысить. Такой эксперимент, правда, пока никто ещё не делал, поэтому сие на данный момент — лишь предсказание, следующее из теории относительности.

А что же будет в промежутке между первой и второй космическими скоростями?

Ну, вполне понятно, что если минимальная скорость улёта — вторая, то с меньшей скоростью тело не улетит. А если минимальная скорость «непадения» — первая, то оно одновременно с тем и не упадёт. Внутренний голос подсказывает, что тело будет вращаться вокруг планеты, но, видимо, не по окружности. И он подсказывает правильно: действительно вращение будет по эллипсу.

И такая форма добавляет уточнений к космическим скоростям.
В частности, скорость в некоторых точках эллипса может быть и меньше первой космической, а вращение всё равно будет. Просто не по окружности.

На рисунке справа показана одна из таких точек. Длина красной стрелки на всех рисунках пропорциональна модулю скорости, поэтому даже чисто визуально можно понять, что в указанной точке скорость довольно мала.

То есть, вообще говоря, на некруговую орбиту планеты можно выйти и при меньшей скорости, нежели первая космическая для этой планеты.

Альтернативой эллиптической орбите, впрочем, является круговая, но с другим радиусом, однако в любом случае при выключенных двигателях вектор скорости — то есть её величина и направление — связана с параметрами орбиты. Однозначно связана.

В фильме «Гравитация» вся завязка сюжета строится на игнорировании этой закономерности. Ну ещё ладно, что там не два, а целых три спутника чудесным образом и с непонятными целями летают по одной и той же орбите — буквально находятся на одной и той же окружности в трёхмерном пространстве.

Это уже крайне странно, но ещё страннее то, что при разрушении одного из спутников, его осколки непонятным образом догоняют другие спутники.

Такого просто не может быть: нельзя находиться на той же орбите, имея разные скорости. Осколки должны были бы начать летать по иным орбитам — скорее всего эллиптическим, падать на Землю, улетать от неё в космос. Как угодно, но только не так, как произошло в фильме.

У них ведь нет двигателей, которыми они могли бы корректировать курс, поэтому они физически не могли полететь быстрее по той же орбите, по которой летал разрушившийся корабль.

Итак,

  • При скорости меньше первой космической, корабль упадёт на планету
  • На первой скорости он будет вращаться по окружности
  • Между первой и второй он будет вращаться по эллипсу
  • Начиная со второй, он улетит от планеты

Для каждой планеты, разумеется, все эти скорости — свои собственные, а не общие на весь космос.

Однако до сих пор все наши расчёты подразумевали, что космический корабль взлетает с планеты, которая является единственным небесным во вселенной. Но, как многие в курсе, это не совсем так.

В частности, где-то рядом с Землёй есть ещё Солнце. Оно большое и массивное, а потому тоже притягивает космический корабль. И в результате стартовавший с реальной Земли корабль — даже если он набрал вторую космическую скорость — улетит совсем даже не в бесконечность: он действительно сможет улететь от Земли, но не от Солнца. Оно его удержит и заставит вращаться вокруг себя (или, как мы уже слышали ранее, это Солнце будет вращаться вокруг него, хотя и думать об этом крайне тяжело).

Повторив аналогичные вышеприведённым рассуждения для космического корабля и Солнца, вместо Земли, мы сможем найти ещё одну космическую скорость — ту, которая нужна, чтобы улететь и от Солнца тоже. Или ещё одну: чтобы выйти на его круговую орбиту. Или ещё одну: чтобы улететь не только от Солнца, а вообще от всей галактики. И так далее.

Много, много космических скоростей. И каждая из них имеет свой смысл. Радикально отличающийся от «она нужна, чтобы оторваться от Земли».

Подытожим.

Первая космическая скорость, это такая скорость, что, если…

  • …мы находимся почти на поверхности Земли,
  • …и скорость направлена параллельно её поверхности в ближайшей к нам точке,
  • …и мы выключили двигатели,

…то мы будем вращаться вокруг Земли до бесконечности по круговой орбите. Точнее, вращались бы, если бы у Земли не было атмосферы, которая своим сопротивлением через некоторое время уронит нас обратно.

А вторая космическая скорость — это такая скорость, что если мы её наберём у поверхности Земли и выключим двигатели, то мы улетим от Земли на орбиту вокруг Солнца.

С самой же Земли или даже от всей галактики при включённых двигателях мы можем улететь с любой скоростью, направленной от Земли или галактики. Только бы топлива хватило.

— Смотри, не разбейся о небесную твердь — заботливо напутствовал брата Хоттабыч, сам не очень-то поверивший Волькиным рассказам о строении вселенной.

— Ладно, не учи учёного! — холодно отозвался Омар Юсуф, со страшной быстротой взвился в воздух, мгновенно раскалился добела и исчез из виду, оставив за собой длинный огненный след.

— Подождём его, друзья мои, — робко предложил Хоттабыч, чувствовавший себя виноватым перед своими друзьями за неприятности, доставленные Омаром Юсуфом.

— Нет, теперь уж жди его — не жди, все равно не дождёшься, — возразил Волька. — Он не послушался моего совета, основанного на научных данных, и никогда уже не вернётся на Землю. Раз твой Омар вылетел со скоростью меньше чем одиннадцать километров в секунду, он теперь будет все время вращаться вокруг Земли. Он сейчас, если хочешь знать, превратился в спутника Земли.

Л. Лагин. «Старик Хоттабыч»

Увы, «научные данные» Вольки о строении вселенной не столь научны, как ему кажется. Омар Юсуф явно движется при помощи магического двигателя, при следующих из контекста параметрах которого он без проблем сможет вернуться на Землю или улететь от неё куда угодно: ведь его мощности, как следует из текста, достаточно, чтобы улететь от Земли с ускорением, а рядом с ней её сила тяжести — наибольшая.

С какой бы скоростью ни двигался Омар Юсуф в некоторый момент времени, чтобы попытаться стать спутником Земли, подобным Луне или искусственным спутникам, ему придётся отключить двигатель. И только после этого его судьба будет зависеть от величины и направления вектора скорости, а также от его положения относительно Земли.

Впрочем, магический двигатель явно позволяет ему корректировать полёт, поэтому летать по окружности вокруг Земли он может даже без отключения двигателя.

22century.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о