СОРБЦИЯ

КОСМИЧЕСКИЙ КОРАБЛЬ ЧТО НАДО ПРЕОДОЛЕТЬ

Емля — одна из девяти больших планет солнечной системы. С огромной скоростью мчится она в безвоз­душном пространстве по своей почти круговой орбите вокруг Солнца на расстоянии около 150 миллионов ки­лометров от него. Это расстояние принимают за одну астрономическую единицу.

Приблизительно в плоскости этой же орбиты движутся и остальные восемь больших планет, а также большое количество малых планет—астероидов.

Межпланетное пространство ограничивается орбитой самой отдалённой планеты — Плутона, находящейся от Солнца на расстоянии около шести миллиардов кило­метров. В этом безбрежном пространстве, преодолевая или используя могучее солнечное притяжение, минуя блуждающие метеорные тела и рои астероидов, и должны будут проложить свои пути межпланетные корабли.

Что мешает нам осуществить полёт в мировое про­странство?

Прежде всего сила тяготения. Всё, находящееся на Земле, притягивается к её центру. Но не только Земля, а любое тело — мельчайшая песчинка и звезда-гигант — обладает этим свойством материи, которое мы называем силой тяготения. Все окружающие нас предметы притя­гивают друг друга, хотя мы этого не замечаем из-за ничтожной величины притягивающих сил. Сила же при­тяжения земного шара постоянно нами ощущается.

Если бы не было силы тяготения, все предметы уле­тели бы с Земли в мировое пространство, Земля удали­лась бы бесконечно далеко от Солнца, а Луна от Земли. Сила притяжения затрудняет и космический полёт.

Может ли ракета оторваться от Земли и больше не упасть на её поверхность?

Да,, может. Представьте себе, что на горе, достигаю­щей такой высоты, где воздух уже не препятствует дви­жению ракеты, сооружена горизонтальная пусковая пло­щадка (рис. 1). С этой площадки с определённой ско­ростью стартует ракета. Описав крутую дугу, она упа­дёт на некотором расстоянии от горы. Увеличим скорость и дальность полёта вдвое — траектория, по которой полетит ракета, окажется более пологой. Наконец, ракете можно сообщить и такую скорость, при которой кривизна

Её траектории будет равна кривизне поверхности Земли. В этом случае ракета облетит Землю кругом и вновь отправится в полёт вокруг неё. Подобно Луне, она станет спутником нашей планеты и никогда не упадёт на её по­верхность.

Наименьшая скорость, при которой тело начнёт дви­гаться вокруг Земли, не падая на её поверхность, назы­вается первой астронавтической или круговой скоростью.

Почему же при такой скорости тело не падает на Землю?

Когда самолёт облетает Землю по экватору или ме­ридиану, то на него действует центробежная сила, кото­рая тем больше, чем выше скорость. Эта сила направ­лена обратно силе тяжести, она стремится оторвать самолёт от Земли. При небольших скоростях центробеж­ная сила почти незаметна, но при скорости 7Г9 кило­метра в секунду она становится рамой силе тяжести и уравновешивает её. Это и есть первая астронавтическая скорость. Если бы не было сопротивления воздуха, то самолёт, достигший такой скорости, вращался бы бес­прерывно вокруг Земли при выключенном двигателе. Он превратился бы в искусственный спутник Земли.

А какой скоростью должно обладать тело, чтобы преодолеть земное притяжение и улететь в мировое про­странство?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны ближе по­знакомиться с действием силы тяготения.

Сила притяжения Земли, как и других небесных тел, по мере удаления от её центра уменьшается. Она осла­бевает так же быстро, как освещённость предмета по мере удаления источника света, то есть обратно пропорцио­нально квадрату расстояния (рис. 2). Другими словами, на расстоянии, вдвое большем от центра Земли, сила притяжения в четыре раза меньше, на расстоянии, в три раза большем, она в девять раз меньше и т. д.

Чтобы освободить тело от притяжения планеты, не­обходимо выполнить такую же работу, как для его подъёма на высоту, равную радиусу планеты, если до­пустить, что сила тяжести не меняется по мере удаления тела от центра планеты. Это количество энергии можно сообщить телу, придав ему определённую скорость вблизи поверхности Земли. Обладая такой скоростью, тело двигалось бы по ветви параболы (рис. 3). Отсюда — на­звание этой скорости: параболическая с к о -

Р о с т ь, или вторая астронавтическая ско­рость; часто её называют ещё «скоростьюусколь - з а н и я». На поверхности Земли эта скорость равна

11,2 километра в секунду.

Если телу сообщить скорость больше круговой, но меньше параболической, то оно начнёт двигаться по эллип­тической орбите. Если же скорость больше параболиче­ской, то тело будет двигаться по ветви гиперболы (рис. 3).

Для простоты мы считали, что тело находится под действием силы притяжения одной Земли. В действи­тельности на него действует сила притяжения Солнца. Расчёты показывают, что для того, чтобы одновременно освободить тело от притяжения Земли и Солнца, следует сообщить ему скорость не меньше чем 16,7 километра в секунду. Это — третья астронавтическая скорость.

Достигнуть первой, второй и третьей астронавтических скоростей — задача астронавтики.