Отзовитесь, марсиане! - Клушанцев Павел Владимирович - Страница 14

Великий русский учёный Константин Эдуардович Циолковский подсказал людям, что выполнить эту задачу может только ракета. Она не опирается крыльями на воздух, ей не нужно отталкиваться от воздуха, как отталкивается своими винтами самолёт. Она может лететь в полной пустоте.

На ракете стоит двигатель. Он похож на большую бутылку с узким горлом. Внутри горит разбрызганное жидкое топливо. Из горла вырываются раскалённые газы. Топливо подаётся в «бутылку» по трубкам в огромном количестве. Оно горит там с невероятной силой. Газов образуется много. «Толкаясь изо всех сил», они с оглушительным рёвом, с сумасшедшей скоростью вылетают бушующим пламенем из горла «бутылки». Покидая «бутылку», они толкают её в обратную сторону. Как вы толкаете ногой лодку, спрыгивая с неё на берег.

«Бутылка» стоит на ракете в её хвосте, горлом назад. Поэтому газы толкают ракету вперёд. И она летит, изрыгая с оглушительным рёвом струю огня. Летит всё быстрее, пока не кончится топливо. Или пока вы не перекроете кран, по которому оно поступает в двигатель.

Умолкнув, ракета, конечно, не останавливается. Она летит дальше по инерции. Как катится по инерции колесо, которое вы разогнали по дорожке и отпустили.

Попробуем сравнить запуск ракеты с выстрелом из пушки.

И артиллерийский снаряд, и ракета разгоняются, а потом долго, «молча» летят туда, куда их «швырнули».

Но снаряд разгоняется в стволе пушки очень быстро, за доли секунды. А ракета разгоняется без всякого ствола, просто в полёте, и гораздо медленнее. За несколько минут. У ракеты получается как бы растянутый выстрел.

Разница ещё в нацеливании. Снаряд направляют в нужную сторону в момент выстрела стволом пушки. А ракету — управляя её полётом во время разгона.

Притяжение Земли одинаково искривляет путь и ракеты и снаряда, сгибает их траекторию. Они постепенно, плавно заворачивают к Земле.

До какой же скорости надо разгонять ракету?

Чем быстрее разбежится спортсмен, тем дальше у него получится прыжок. Так же и у ракеты. Чем сильнее она разгонится, тем дальше потом пролетит. Смотрите на наши рисунки.

Ракета разогналась до скорости 3 километра в секунду. Двигатель выключился. Ракета летит дальше, как брошенный камень.

Земля своим притяжением искривляет траекторию ракеты. Она снижается и вскоре падает на Землю.

Следующую ракету мы разогнали до скорости 7 километров! Прыжок получился уже в тысячи километров длиной.

Разгоняем до 8 километров в секунду. Ракета облетает весь земной шар. На быстром ходу ей трудно заворачивать. Её заносит, как автомобиль на повороте. Сколько Земля ни старается покруче завернуть ракету к себе, получается недостаточно.

Не забудьте, ракета работала только при разгоне. А теперь летит вокруг Земли «молча». Воздуха на её пути нет. Ничто её не тормозит. Остановиться она уже не может. Её траектория замкнулась в кольцо.

Ракета стала спутником Земли. Её скорость — 8 километров в секунду — называется круговой или первой космической. По таким круговым орбитам летали космические корабли с нашими славными космонавтами.

Ну а если ракета разгонится ещё сильнее? Например, до 10 километров в секунду? На такой огромной скорости заворачивать ещё труднее. И ракета понемногу удаляется от Земли.

Удаляется от Земли, значит летит вверх. А как летят подброшенные вверх предметы? Как летит, например, мяч, посланный к небу ногой футболиста? Он летит всё медленнее. Потом плавно заворачивает. Начинает падать вниз. И, падая, летит всё быстрее и быстрее.

Так же летит и наша «подброшенная вверх» ракета. Замедлив наверху свой полёт, она постепенно разворачивается и начинает всё быстрее лететь обратно к Земле. Скорость её при этом возрастает снова до 10 километров в секунду. Ракета проносится около самой Земли и снова удаляется в космос. Всё начинается сначала.

Про такую ракету говорят, что она «вышла на эллиптическую орбиту». Потому что её путь имеет форму вытянутого круга — эллипса.

Если разогнать ракету до 11 километров в секунду, её эллиптическая орбита вытянется до половины расстояния между Землёй и Луной. Но всё же ракета в конце концов повернёт и вернётся обратно, к Земле.

Совсем иное получится, если мы при запуске дадим ракете так называемую вторую космическую скорость — 11,2 километра в секунду.

Смолкли двигатели. Летит ракета. Удаляется от Земли. Уже прошла расстояние, как до Луны. Проходит ещё столько же. Ещё полстолька. От нашей планеты её отделяет теперь миллион километров!

Она уже совсем выдохлась. Летит всё медленнее, медленнее. Наконец совсем останавливается. Но… обратно, как её предшественницы, не поворачивает. На Землю не падает. Она ушла так далеко, что земное притяжение её уже не достаёт.

С земли такую ракету, конечно, не увидишь. Даже в телескоп. Слишком она маленькая и слишком до неё далеко. Но если всё же можно было бы её разглядеть, она казалась бы висящей на одном месте. Как на гвоздике. Ведь она не удаляется от нас и не приближается к нам.

На самом деле ракета, конечно, движется. Земля наша ведь не стоит. Она мчится вокруг Солнца по своей орбите. И ракета теперь тоже мчится вокруг Солнца. Примерно по той же орбите, что и Земля. С той же скоростью. А кажется неподвижной так же, как самолёт с другого, рядом летящего.

Вы скажете — ничего себе «рядом летящего». Между Землёй и ракетой миллион километров! Но вы забыли, что это расстояние велико только для нас, жителей Земли. А для космоса оно крохотное. Ведь от Земли до Солнца 150 миллионов километров! И если посмотреть на ракету и Землю издалека, так, чтобы они были видны вместе с Солнцам, то они покажутся летящими совсем рядом. Бок о бок.

Ну а если разогнать ракету при запуске ещё быстрее? Тогда, умчавшись на миллион километров, вырвавшись из оков земного притяжения, она, хоть и медленно, но всё же будет продолжать удаляться от Земли.

Земля движется. Поэтому ракету можно послать с Земли вперёд и назад. Так вот, если послать её вперёд, то, удаляясь от Земли, она будет лететь быстрее Земли.

Планеты — спутники Солнца. Для каждой планеты существует своя «круговая скорость». Для Земли она 30 километров в секунду. Только с этой скоростью Земля и держится на своей орбите. Если замедлить её движение, она начнёт круче заворачивать к Солнцу, сойдёт со своей орбиты внутрь, начнёт падать вниз, к Солнцу. А если увеличить скорость, путь её «распрямится», Земля сойдёт с орбиты наружу, начнёт подниматься вверх, от Солнца.

Так вот, наша ракета оказалась как раз в таком положении. Она летит быстрее Земли. Значит, её скорость больше круговой. Поэтому она покидает орбиту Земли и начинает подниматься вверх, к орбите Марса.

И здесь будет всё так же, как было со спутниками Земли. Подброшенный вверх спутник постепенно замедлит полёт, повернёт и начнёт падать обратно.

Можно так подобрать скорость спутника Солнца, что он поднимется как раз до орбиты Марса, коснётся её, а потом, падая вниз, вернётся к орбите Земли. Такая орбита называется «переходной эллиптической».

Мы говорили, как добраться от орбиты до орбиты. Но ведь нам нужно добраться с планеты на планету. А планета — это только маленькая точечка на орбите. Она движется. Сегодня она здесь, а завтра уже ушла на два с половиной миллиона километров дальше. Значит, надо прилететь к орбите Марса тогда, когда в это же место приплывёт и сам Марс. Должна состояться «встреча в условленном месте». Ни ракета, ни планета ждать не могут. Марс придёт, нас нет, — он уходит дальше. Мы придём, Марса нет, — мы тоже не можем стоять и ждать.