В расчетах, связанных с выходом в открытое пространство за рамки Земли, фигурируют такие понятия, как первая, вторая и третья космическая скорость. Что это значит? Есть ли какая-то формула космической скорости, по которой она считается? Всё это будет рассмотрено в рамках данной статьи.
Общая информация
То, какая орбита будет у спутника Земли (при его размере) на момент выключения двигателей (или в случае с формированием Луны на момент окончания этого процесса в
силу гравитационных правил взаимодействия) зависит от направления и величины скорости, что была получена объектом. Вот если взять определённый предмет и подбросить его с относительно небольшой скоростью, что произойдёт? Верно, он упадёт на Землю благодаря действию гравитации. Но следует отметить, что предмет всегда двигается по эллиптической орбите. В небольшом масштабе это не заметно, но это так. Фокус орбиты находится в центре Земли. При увеличении скорости движения объекта его эллипс движения будет всё заметнее. При достижении определённой величины он уже во время падения не сможет встретиться с поверхностью Земли. Тогда объект будет вращаться вокруг планеты. Это наименьшее ускорение, что нужно ему для выхода на орбиту. Полученное значение тогда будет называться первой космической скоростью. Но ведь не она нас интересует, верно?
О космических скоростях
Они могут быть рассчитаны по определённым формулам. Всего различают первую, вторую и третью космические скорости. Под этим понимается необходимый минимум для совершения определённого действия. Под первой космической скоростью подразумевают выполнение условий, необходимых для того, чтобы объект стал спутником Земли. Это мы уже рассматривали. Чтобы покинуть сферу тяжести планеты, необходимо достичь второй космической скорости. Но чтобы вырваться из гравитационного влияния Солнечной системы, этого недостаточно. Для данной цели следует развить третью космическую скорость. Ей и будет уделено основное внимание.
Как определяется третья космическая скорость?
Разумеется, что ее величина будет разной для различных объектов Вселенной. Нами будет рассмотрена ситуация с Землёй. Итак, третья космическая скорость в нашем случае считается как скорость произвольного космического аппарата, что достиг сферы влияния гравитации планеты (примерно 930 тысяч километров) и движется с параболической скоростью относительно Солнца. В таком случае под этим подразумевают движение со скоростью 42,1 км/с.
Но это не всё. Был рассмотрен фактор Солнца, но ведь есть ещё и Земля. Относительно нашей планеты объект должен двигаться не менее чем 12,33 км/с, рекомендованной же считается скорость в 16,6 километров в секунду. Также величина требуемой быстроты может вычисляться благодаря формулам для однородной модели Земли на основании её радиуса (за величину которого принимается значение в 6371 км). Согласно им первая космическая скорость равна 7,91 км/с, вторая – 11,186 км/с, а третья – 16,67 км/с.
Самое быстрое передвижение
Итак, третья космическая скорость – это величина передвижения, которая показывает необходимые усилия для ухода от влияния конкретной звезды. Есть ли у неё ограничения? Считается, что максимальная космическая скорость является свойством фотонов, которые передвигаются немногим медленнее 300 тысяч километров за секунду.
Увы, эти показатели для нас доступны только в фантастических произведениях. Сейчас даже нет такого, что скорость космического корабля в два раза превышает требуемый минимум. В качестве примера можно привести проект «Вояджер». В нём было задействовано два летальных аппарата, которые были запущены в 1977 году. Первый из них достиг границы солнечной системы в 2004-м, а второй – в 2007 г. К тому же на практике следует учитывать множество различных аспектов. Так, например, к Юпитеру теоретически можно долететь за четыре месяца. Но вот на практике траектория будет не прямолинейной, из-за чего затраченное время вырастает до нескольких лет.
А что мы имеем сейчас?
Но хватить говорить о том, что же мы можем получить. Это дело исследований ещё не одного десятилетия. Увы, третья космическая скорость в обозримом будущем будет являться нашим всем. Существует довольно большое количество различных проектов, направленных на то, чтобы сделать путешествия в космосе более быстрыми и приятными, вроде ядерных и ионных двигателей. Но они имеют ряд пока что не устранённых неудобных аспектов, которые ограничивают сферу их использования или вовсе не дают их применять. Так, скорость космического корабля на
ядерных двигателях могла бы достигать значительных величин при малой трате топлива. Но радиационное загрязнение и потенциальная нестабильность (а в случае крушения и полноценная экологическая катастрофа) ставят под вопрос их использование. Если говорить об использовании, то тут можно упомянуть про
ионные двигатели на МКС. В этом случае скорость космического корабля на орбите, а также его траектория регулируются благодаря им. Но ионные двигатели слишком медленно разгоняются, из-за чего и не используются для вывода на орбиту.
Заключение
Третья космическая скорость неплохо подойдёт для того, чтобы исследовать нашу Солнечную систему и её окрестности (если этому уделить несколько десятилетий). Но её явно недостаточно для того, чтобы свободно и быстро путешествовать во всём пространстве, которое открывается нашему взору. Можно сделать предположение, что в будущем будут дополнительно вводиться ещё и другие космические скорости, но какие величины они будут собой представлять, остаётся только гадать, что является делом неблагодарным.
