Гагаріна на вас немає: як насправді влаштований космічний корабель - відео

За останні вісім десятиліть люди експериментували з кількома різними конструкціями, щоб вивести предмети на орбіту і запустити їх все далі в далекий космос. А оскільки революційні ракети нещодавно були випробувані або ось-ось мали вирушити в політ, важливо розуміти, як вони працюють. Принципи ракетної техніки насправді є кардинальними ідеями у фізиці, але саме їхнє застосування потребує більшого роздуму.

Насамперед, об'єкти з масою, як правило, чинять опір приведенню в рух, але, прийшовши в рух, вони будуть продовжувати рухатися доти, доки немає тертя або опору, пише IFLScience. Мова йде про інерцію. А потім є третій закон руху Ньютона: для кожної дії є рівна і протилежна протидія. Разом вони утворюють теоретичну базу для будь-якого запуску ракети.

Як ракети потрапляють у космос?

Щоб піднятися в повітря і вирушити в космос, вам потрібно рухатися швидко. Якщо йдеться про перетин лінії Кармана на висоті 100 км і повернення донизу, то вам слід прагнути до швидкості близько 3500 км/год. Це майже 1 км/сек.

Однак якщо ваша мета - потрапити на орбіту і залишитися там, вам потрібно прискоритися, інакше ви впадете назад. Щоб залишатися на орбіті, потрібно постійно падати назад до Землі. Ви просто постійно промахуєтеся повз планету. Швидкість, необхідна для того, щоб залишатися на низькій навколоземній орбіті, становить 8 км/сек. А щоб назавжди покинути гравітаційне поле Землі, потрібно їхати ще швидше. Принаймні 11,2 км/сек. Це еквівалентно 40 000 км/год.

Як ракети злітають?

Неважливо, якої швидкості ви хочете досягти, вам потрібен об'єкт, який може генерувати багато тяги. Вона залежить від швидкості вихлопних газів і маси газу, що викидається за секунду. У загальних рисах, це екзотермічна реакція, яка виділяє тепло та енергію. Це те, що живить ваші клітини. Це те, що живить вогонь. Це те, що живить звичайні двигуни внутрішнього згоряння. У вас є паливо, у вас є окислювач і джерело займання.

Ракети піднімаються дуже високо в атмосферу, де кількість кисню (окислювача для всіх інших систем з назвами) невелика. Тому ракети, як правило, беруть із собою власні окислювачі. Рідкий кисень, як правило, є кращим окислювачем. Але паливо буває різним. Ракета Falcon компанії SpaceX використовувала як паливо гас ракетного класу. Замість цього Starship компанії SpaceX використовує метан. А Space Launch System (SLS) NASA і Ariane 6 Європейського космічного агентства, що готується до запуску, використовують як паливо рідкий водень.

Нещодавнє пояснювальне відео Європейського космічного агентства (ESA) порівнює поведінку ракети з поведінкою незав'язаної повітряної кулі. Вказуючи на головну відмінність, повітряна куля не просто злітає, а рухається по всьому простору. Відео проводить ще одну важливу аналогію: балансування ракети - тонкої і високої з тягою, що виходить знизу - схоже на балансування олівця на пальці. Вам потрібно бути гнучким.

Як керувати ракетою?

Гнучкість досягається за рахунок наявності сопел двигуна, які можна переміщати, а також інших елементів конструкції, таких як стабілізатори. Коли ракета починає неконтрольовано перекидатися, це зазвичай означає, що ці системи не працюють, і ракета або ось-ось вибухне сама собою, або буде підірвана наземним управлінням.

Ще одна поширена особливість ракет - прискорювачі. Вони потрібні не кожній конструкції ракети, тому що не кожна ракета повинна виробляти однакову кількість тяги. Прискорювачі, такі як на SLS і Ariane 6, використовують тверде паливо - паливо і окислювач об'єднані в твердий блок, який горить і горить. Немає жодного способу регулювати тягу, коли справа стосується прискорювачів, окрім як формувати поверхню, де відбувається реакція.

Остання характерна риса ракет полягає в тому, що вони зазвичай будуються поетапно. Повертаючись до принципу інерції, чим більша у вас маса, тим більше тяги вам потрібно, щоб розігнати її до потрібної вам швидкості. Але чим більше вам потрібна тяга, тим більше палива вам потрібно заправити. Тому корисно позбутися частини ракети, щойно вона зжила своє призначення. Деякі перші ступені є багаторазовими. В інших випадках тільки капсула, яка несе вантаж або екіпаж, використовується знову і знову.

Підписуйтесь на наш Telegram-канал, щоб не пропустити важливих новин. Підписатися на канал у Viber можна тут.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ:

• Так не чесно: ракетний костюм плавця від NASA ставить під сумнів Олімпійські ігри
• Дронам і ракетам - капець: на корабель ставлять потужну мікрохвильову зброю
• У російських ракетах Циркон і Кинджал можливо використовують технологію плазмового літака з Китаю
• Чоловік знайшов ядерну ракету в гаражі покійного сусіда - фото