Радуга

Радуга

Радуга – оптическое явление в атмосфере, возникающее в результате прямого или отраженного попадания...

Подробнее

Мировой океан

Мировой океан

Мировой океан – это общее название для всех океанов и морей планеты Земля....

Подробнее

Древнейшему очагу на Земле 300 тысяч лет…

Древнейшему очагу на Земле 300 тысяч лет.

Когда люди начали использовать огонь? Этот вопрос является предметом жарких споров ученых. Большинство...

Подробнее

Давайте изучать планету вместе! Подпишитесь!
Wonderful Planet - Чудесная Планета!

 

 

Подписаться письмом

Это интересно!

2.8 Запуск спутника: вперед или назад от Земли? Три космические скорости.

Запуск ракеты. Вперед или назад?Вы едете в автомобиле и бросаете камешки: одни вперед, другие назад. Какие из них летят с большей скоростью, а какие с меньшей (по отношению к Земле)? Когда бросаешь вперед, скорость камешка складывается со скоростью автомобиля, а когда бросаешь назад – вычитается из нее. Понятно, что в первом случае скорость получается больше.

Подобная задача возникает и при запуске космических ракет.

Когда 2 января 1959 года была создана искусственная планета, в какую сторону надо было ее запустить: по направлению движения Земли или наоборот, - вперед или назад?

Для полета вокруг Солнца нужна очень большая скорость. Значит, запускать ракету надо было обязательно по ходу движения Земли, чтобы использовать ее огромную  скорость и уже в дополнение к ней придать скорость, полученную от двигателя.

Какую скорость нужно было сообщить искусственной планете, чтобы она стала обращаться вокруг Солнца?

Запуск спутника вокруг СолнцаЗдесь надо исходить уже не из притяжения Земли, а из силы притяжения Солнца. Причем надо брать в расчет его огромную массу, которая в 330 тысяч раз больше земной, а также расстояние до Солнца – около 150 миллионов километров. Чтобы на расстоянии Земли при данном действии притяжения Солнца получить уравновешенное движение вокруг него, необходима скорость порядка 30 км/сек. С такой скоростью движется и сама наша Земля (29 ¾ км/сек).

Но, позвольте, - можете вы сказать, - ведь, чтобы улететь от Земли и не вернуться к ней, достаточна скорость больше 11,2 км/сек (больше второй космической скорости). С такой скоростью (примерно 11,4 км/сек) и была запущена первая космическая ракета. А тут получается, что необходима скорость порядка 30 км/сек.

Здесь важно различать два обстоятельства: 1) скорость по отношению к Земле (более 11,2 км/сек) и 2) скорость по отношению к Солнцу (около 30 км/сек), как бы «вместе с Землей».

Ракета была запущена вперед, по направлению движения Земли, и уже от нее получила скорость около 30 км/сек. Сверх этого, двигатель ракеты сообщил ей скорость более 11,2 км/сек. Но это было лишь в начале пути, близ Земли. С удалением от Земли (двигаясь «вверх» по отношению к ней) скорость эта быстро убывала, и к тому моменту, когда ракета прошла мимо Луны, она была равна 2,2 км/сек. Искусственная ракета полетела дальше вокруг солнца со скоростью около 30 + 2,2 = 32,2 км/сек.

Куда надо запускать ракету: вперед или назад (по отношению к движению Земли), чтобы она полетела на Марс?

Запуск спутника на МарсВперед, так как Марс дальше от Солнца, чем Земля, и, чтобы лететь к нему, надо преодолевать притяжение Солнца и лететь со скоростью большей, чем скорость Земли. Начальная скорость должна быть немного больше, чем у первой космической ракеты, - 32,8 км/сек (по отношению к Солнцу). С Земли же ее придется запускать со скоростью 11,6 км/сек (по отношению к Земле, в начале полета). Вперед надо запускать ракеты и для полетов на еще более далекие планеты. Чтобы долететь до Юпитера, необходима скорость 38,6 км/сек, до Сатурна – 40,1 км/сек, а до Плутона – 41,6 км/сек. Все эти скорости по отношению к Солнцу в ближней к нему точке пути (перигелии) – у орбиты Земли.

Куда надо запускать ракету: вперед или назад (по отношению к движению Земли), чтобы она полетела на Венеру?

Запуск спутника к ВенереНо вот перед нами другая задача – полететь на Венеру. Путь межпланетного корабля и здесь представляет собой эллипс, вписанный между орбитами Земли и Венеры. Венера ближе к Солнцу, чем наша Земля: чтобы лететь на нее, надо уже не удаляться от Солнца, а приближаться к нему. Поэтому и скорость по отношению к Солнцу понадобится меньшая – всего 27,3 км/сек. Это меньше, чем скорость Земли. В каком же направлении придется запускать ракету в этом случае – вперед или назад? На этот раз в сторону, противоположную движению Земли.

Тогда скорость, которую сообщит двигатель, будет вычитаться из скорости Земли, и получится нужная меньшая скорость: 30 км/сек минус скорость, которая вдали от Земли останется от той, что была сообщена двигателем. Эта разность равна 27,3 км/сек. Но заметьте, что теперь эта скорость в дальней от Солнца точке эллипса (у Земли). Ракета будет «опускаться» к Солнцу «сверху вниз», и скорость ее будет несколько увеличиваться.

Куда надо запускать ракету: вперед или назад (по отношению к движению Земли), чтобы она полетела на Меркурий?

Запуск спутника на МеркурийТак же назад пришлось бы запустить ракету и для полета на Меркурий. По отношению к Солнцу здесь нужна меньшая скорость, чем для полета на Венеру, - всего 22,3 км/сек. Значит, двигатель по направлению назад должен сообщить ракете большую скорость, которая будет вычитаться из скорости Земли. В какую же сторону, в конечном счете, будет лететь ракета? Она полетит вокруг Солнца в том же направлении, как движутся Земля, Венера и Меркурий. Ведь скорость от двигателя, направленная «назад», гораздо меньше скорости Земли, направленной «вперед», - значит, разность скоростей все-таки получится «вперед».

Куда надо запускать ракету: вперед или назад (по отношению к движению Земли), чтобы она полетела на Плутон и дальше за пределы солнечной системы?

Запуск спутника на ПлутонИтак, при начальной скорости 41,6 км/сек (по отношению к Солнцу) можно достичь Плутона – границы Солнечной системы. А что, если полететь с еще большей скоростью? Тогда ракета совершенно вырвется из оков притяжения Солнца и улетит за пределы Солнечной системы, с тем чтобы уже не вернуться в нее обратно (полетит по разомкнутой кривой). Но для этого нужна скорость не меньше 42,1 км/сек (по отношению к Солнцу, в ближней к нему точке – у Земли). По отношению же к Земле ее придется запустить с начальной скоростью не меньше 16,6 км/сек. (Именно с такой скоростью (16,6 км/сек) был запущен в 2006 году космический аппарат New Horizons по направлению к Плутону). Посылать такую ракету, конечно, надо вперед, но под определенным углом к траектории Земли.

Итак, есть три замечательные космические скорости:

Первая космическая скорость –

7,9 км/сек, - при которой спутник близ Земли летит вокруг нее по окружности (на близком расстоянии). При меньшей скорости он упадет на Землю, а при большей полетит дальше по эллипсу.

Вторая космическая скорость –

11,2 км/сек. При меньшей скорости ракета летит по эллипсу, периодически возвращаясь к Земле, а при большей – по разомкнутой кривой без возврата к Земле (но по отношению к Солнцу она летит по эллипсу).

Третья космическая скорость –

16,6 км/сек по отношению к Земле (вначале, при запуске) и 42,1 км/сек по отношению к Солнцу – скорость, при которой (или большей) ракета летит по разомкнутой кривой уже по отношению к Солнцу и навсегда покидает солнечную систему.

Это была статья о том, с какой скоростью и в каком направлении (по отношению к движению Земли) нужно запускать космические аппараты к различным планетам солнечной системы. Далее читаем: Сила тяжести: враг или друг-помощник?

 


Наша группа ВКонтакте. Присоединяйтесь! Будем изучать планету вместе!

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!

 

Уважаемые посетители!
Если Вы не нашли необходимой информации или считаете ее неполной, напишите ниже в комментариях, и статья будет дополнена соответственно
Вашему желанию.


ФотоMIX

Наверх

wonderful-planet.ru Tic/PR Цена wonderful-planet.ru Яндекс.Метрика