В какую сторону летят космические ракеты

136 full reads
186 story viewsUnique page visitors
136 read the story to the endThat's 73% of the total page views
2,5 minutes — average reading time

Казалось бы, достаточно странный вопрос - вверх, разумеется! Однако не всё так просто. Давайте сначала разберёмся, зачем вообще запускают ракеты.

Зачем ракеты летят вбок

Основной целью запуска ракет является выведение спутников на орбиты. Для того, чтоб лучше понять, что это значит, давайте проведём мысленный эксперимент. Представим, что Вы стоите на высокой-высокой горе и кидаете камень. Как он себя поведёт? Очевидно, пролетит некоторое расстояние и упадёт на землю.

А теперь представим, что гора очень высокая, и Вы кидаете камень со всё большей и большей скоростью, и вспомним, что Земля круглая. Это значит, рано или поздно камень улетит так далеко, что обогнёт Землю и вернётся к Вам сзади. Именно такая траектория и называется орбитой. Выйдя на неё, камень (или спутник) будет бесконечно крутиться вокруг Земли.

Схема движения камня. Бросающий на горе в точке А. Траектории a, b, c - при бросках со всё большей скоростью.
Схема движения камня. Бросающий на горе в точке А. Траектории a, b, c - при бросках со всё большей скоростью.
Схема движения камня. Бросающий на горе в точке А. Траектории a, b, c - при бросках со всё большей скоростью.

Разумеется, ни с какой горы никакому атлету не получится бросить камень так, чтоб он набрал нужную скорость (она примерно равна 8 км в секунду!). Однако на то и нужны ракеты - чтобы разогнать находящийся на них полезный груз (аналог нашего камня) до такой высокой скорости.

При этом помочь нам может вращение Земли. Оно придаёт камню (и ракете) дополнительную скорость при старте, если ракета стартует в направлении вращения Земли - с запада на восток. В общем, это и есть ответ на вопрос, заданный в заголовке статьи: ракеты летят на восток (в основном).

Схема вращения Земли. Ракеты также запускают, в основном, по направлению стрелок. Источник - https://naukatehnika.com/ostanovite-planetu.html
Схема вращения Земли. Ракеты также запускают, в основном, по направлению стрелок. Источник - https://naukatehnika.com/ostanovite-planetu.html
Схема вращения Земли. Ракеты также запускают, в основном, по направлению стрелок. Источник - https://naukatehnika.com/ostanovite-planetu.html

Как понятно из формулы скорости диска, чем больше радиус, тем больше скорость вращения его края (при постоянной угловой скорости). Таким образом, скорость эта будет тем больше, чем дальше точка на поверхности Земли от её оси. Максимальным это значение будет на экваторе, а северней и южнее его - меньше (на полюсах эта скорость будет вообще нулевой).

Поэтому космодромы по возможности строят ближе к экватору (например, в США - во Флориде, в СССР - в Казахстане), и так, чтоб восточнее них находились безлюдные территории, чаще всего - море (чтобы отработавшие ступени ракет могли туда падать без угрозы жизням, в том числе в случае аварий).

Космодромы Земли. Курсивом выделены космодромы, прекратившие действовать. Источник - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%BC
Космодромы Земли. Курсивом выделены космодромы, прекратившие действовать. Источник - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%BC
Космодромы Земли. Курсивом выделены космодромы, прекратившие действовать. Источник - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%BC

Примечательное исключение - израильский космодром Пальмахим. Поскольку у Израиля не очень много земли, ему приходится запускать ракеты на запад (т.к. там Средиземное море), против вращения Земли, и тратить на разгон лишнее топливо. Впрочем, не так уж и часто Израиль запускает космические ракеты - по одному разу в два-четыре года.

Зачем ракеты летят вверх

Однако после всего сказанного выше может возникнуть вопрос - а зачем вообще ракеты летят вверх, а не по диагонали вбок? Зачем запускать спутники так высоко над Землёй? Ну, допустим, если просто запускать их с горы, как камень из мысленного эксперимента, то они могут во что-нибудь врезаться. Но почему бы не запускать их на таких высотах, где летают самолёты? Летали бы, снимали Землю в высоком качестве, хорошо бы ловили сигнал - в чём проблема?

Всё дело в сопротивлении воздуха. Мы в нашем мысленном эксперименте им пренебрегли, но на больших скоростях оно становится существенным фактором. Поэтому ракеты поднимаются на такую высоту, где воздуха настолько мало, что даже при высоких скоростях его сопротивлением можно пренебречь. Именно там и начинается космос. Эта граница довольно условна, обычно её проводят по высоте 100 километров над уровнем моря.

И тем не менее, какая-то атмосфера, пусть и очень разреженная, есть и на этих высотах. Именно она со временем тормозит спутники и орбитальные станции, из-за чего они постепенно спускаются вниз, и им приходится либо использовать двигатели, чтоб подняться обратно, либо падать вниз. Небольшие спутники при этом падении сгорают в атмосфере целиком, а крупные - разрушаются на обломки, которые могут упасть на Землю (например, такое было в 70-е во время вывода из строя американской орбитальной станции Скайлэб).

Поэтому, с одной стороны, выгоднее подниматься повыше. Однако у этого есть свои минусы - выше радиация, больше расход горючего, хуже качество съёмки (если спутник снимает поверхность Земли). Интересно, например, что Международная космическая станция во времена полётов Шаттлов находилась на высоте около 340 км ("потолок" для полётов Шаттлов). А когда их полёты были прекращены, станцию подняли на высоту около 400 км, где она и продолжает вращаться вокруг Земли до сих пор.

Если Вам понравилась статья, пожалуйста, поддержите её лайком, подпиской и репостом в свои соцсети, такая поддержка будет меня мотивировать писать ещё, и полезная информация будет распространяться!