КОСМИЧЕСКИЕ СКОРОСТИ. С какой скоростью летит земля в космосе

с какой скоростью летают спутники вокруг земли?

от 7,91 км/с (это первая космическая скорость) , до 11,2 км/с (вторая космическая скорость) . Скорость зависит от высоты орбиты, от типа орбиты - круговая или эллиптическая (на эллептической орбите скорость будет изменяться: от минимальной в апогее орбиты, до максимальной скорости в перегее)

от 8 до 11 км в секунду.

очень быстро если мы все умудряеся находится в компьютерной сети! нетолько в компьютернй сети!

первая космическая 7, 9 км в сек

Относительно чего летят? относительно нас или относительно чего? Видите ли геостационарные спутники движутся вместе с землей и относительно нас висят в одной точке. Видите ли во Вселенной трудно найти неподвижную точку. Относительно центра Земли они летят с одной скоростью относительно солнца с другой )

геостационарные спутники тоже движутся, со скоростью 3 км/сек. Так что чем дальше от земли тем меньше скорость. В принципе скорость может упасть почти до 0, но тода спутник солнце питянет. Для прмера. На стационарной орбите луны, спутник движется со скоростью 800 км/ч. типа со скоростью пассажирского самолёта.

мой мозг взорван!

touch.otvet.mail.ru

С какой скоростью летают спутники на околоземной орбите

со второй космической. на всякий случай - первая, чтоб выйти на орбиту Земли вторая, чтоб удержаться на орбите третья, чтоб уйти с орбиты для Земли вторая скорость 11,2 км/с

а с какой в цуп решат с такой и полетит

которые столкнулись летели 8 метров в секунду

они не летают, они висят, могут только немного изменить позицию

когда гаи рядом - 60 км в час

Спутники, в зависимости от назначения могут находиться на различных высотах. От высоты над поверхностью планеты зависит их скорость, которая составляет: - 7,9 км/с для низкоорбитальных спутников; - 2,5 км/с для геостационарных спутников. Я привёл "крайние" величины.

С разной... Раз столкнулись, значит кто-то кого-то догнал..

Первая космическая скорость или Круговая скорость V1 — скорость, которую необходимо придать объекту, пренебрегая сопротивлением атмосферы и вращением планеты, чтобы вывести его на круговую орбиту с радиусом, равным радиусу планеты. Иными словами, первая космическая скорость — это минимальная скорость, при которой тело, движущееся горизонтально над поверхностью планеты, не упадёт на неё, а будет двигаться по круговой орбите. Для вычисления первой космической скорости необходимо рассмотреть равенство центробежной силы и силы тяготения действующих на объект на круговой орбите. <img src="//content.foto.my.mail.ru/mail/rovercom/_answers/i-20.jpg" > где m — масса объекта, M — масса планеты, G — гравитационная постоянная (6,67259·10−11 м³·кг−1·с−2),<img src="//content.foto.my.mail.ru/mail/rovercom/_answers/i-21.jpg" > — первая космическая скорость, R — радиус планеты. Подставляя численные значения (для Земли M = 5,97·1024 кг, R = 6 378 000 м) , найдем <img src="//content.foto.my.mail.ru/mail/rovercom/_answers/i-22.jpg" > 7,9 км/с Первую космическую скорость можно определить через ускорение свободного падения — так как g = GM/R², то <img src="//content.foto.my.mail.ru/mail/rovercom/_answers/i-23.jpg" >

одним из главных условий выхода спутника на орбиту является его скорость - 7,9 км/с для низкоорбитальных спутников. Именно при такой скорости наступает динамическое равновесие и центробежная сила уравновешивает силу тяжести. Иными словами, спутник летит настолько быстро, что не успевает упасть на земную поверхность, поскольку Земля в прямом смысле слова уходит у него «из-под ног» из-за того, что она круглая. Чем больше начальная скорость, сообщенная спутнику, тем выше будет его орбита. Однако по мере удаления от Земли скорость на круговой орбите падает и геостационарные спутники движутся по своим орбитам со скоростью всего 2,5 км/с. При решении задачи длительного и даже вечного существования космического аппарата (KA) на околоземной орбите необходимо поднимать его на все большую высоту. Стоит заметить, что на движение КА существенным образом влияет и атмосфера Земли: даже будучи сверхразреженной на высотах свыше 100 км от уровня моря (условной границы атмосферы) , она заметно тормозит их. Так что со временем все КА теряют высоту полета и срок их пребывания на орбите напрямую зависит от этой высоты.

Орбиты разные бывают (т. е. на разной высоте) . Орбиту (точнее, линейную скорость на орбите) рассчитать легко из уравнения: центробежное ускорение равно ускорению свободного падения, порождаемому гравполем Земли. Решение: v = корень (G*M/R)

Длина орбиты по которым крутится ГСО составляет 264924 км разделить на 24 часа = 11038.5 км/с

touch.otvet.mail.ru

planet - Запуск спутника: вперед или назад от Земли? Три космические скорости.

Подробности Вы в разделе: Астрономия

Запуск ракеты. Вперед или назад? Вы едете в автомобиле и бросаете камешки: одни вперед, другие назад. Какие из них летят с большей скоростью, а какие с меньшей (по отношению к Земле)? Когда бросаешь вперед, скорость камешка складывается со скоростью автомобиля, а когда бросаешь назад – вычитается из нее. Понятно, что в первом случае скорость получается больше.

Подобная задача возникает и при запуске космических ракет.

Когда 2 января 1959 года была создана искусственная планета, в какую сторону надо было ее запустить: по направлению движения Земли или наоборот, - вперед или назад?

Для полета вокруг Солнца нужна очень большая скорость. Значит, запускать ракету надо было обязательно по ходу движения Земли, чтобы использовать ее огромную скорость и уже в дополнение к ней придать скорость, полученную от двигателя.

Какую скорость нужно было сообщить искусственной планете, чтобы она стала обращаться вокруг Солнца?

Запуск спутника вокруг Солнца Здесь надо исходить уже не из притяжения Земли, а из силы притяжения Солнца. Причем надо брать в расчет его огромную массу, которая в 330 тысяч раз больше земной, а также расстояние до Солнца – около 150 миллионов километров. Чтобы на расстоянии Земли при данном действии притяжения Солнца получить уравновешенное движение вокруг него, необходима скорость порядка 30 км/сек. С такой скоростью движется и сама наша Земля (29 ¾ км/сек).

Но, позвольте, - можете вы сказать, - ведь, чтобы улететь от Земли и не вернуться к ней, достаточна скорость больше 11,2 км/сек (больше второй космической скорости). С такой скоростью (примерно 11,4 км/сек) и была запущена первая космическая ракета. А тут получается, что необходима скорость порядка 30 км/сек.

Здесь важно различать два обстоятельства: 1) скорость по отношению к Земле (более 11,2 км/сек) и 2) скорость по отношению к Солнцу (около 30 км/сек), как бы «вместе с Землей».

Ракета была запущена вперед, по направлению движения Земли, и уже от нее получила скорость около 30 км/сек. Сверх этого, двигатель ракеты сообщил ей скорость более 11,2 км/сек. Но это было лишь в начале пути, близ Земли. С удалением от Земли (двигаясь «вверх» по отношению к ней) скорость эта быстро убывала, и к тому моменту, когда ракета прошла мимо Луны, она была равна 2,2 км/сек. Искусственная ракета полетела дальше вокруг солнца со скоростью около 30 + 2,2 = 32,2 км/сек.

Куда надо запускать ракету: вперед или назад (по отношению к движению Земли), чтобы она полетела на Марс?

Запуск спутника на Марс

Вперед, так как Марс дальше от Солнца, чем Земля, и, чтобы лететь к нему, надо преодолевать притяжение Солнца и лететь со скоростью большей, чем скорость Земли. Начальная скорость должна быть немного больше, чем у первой космической ракеты, - 32,8 км/сек (по отношению к Солнцу). С Земли же ее придется запускать со скоростью 11,6 км/сек (по отношению к Земле, в начале полета). Вперед надо запускать ракеты и для полетов на еще более далекие планеты. Чтобы долететь до Юпитера, необходима скорость 38,6 км/сек, до Сатурна – 40,1 км/сек, а до Плутона – 41,6 км/сек. Все эти скорости по отношению к Солнцу в ближней к нему точке пути (перигелии) – у орбиты Земли.

Куда надо запускать ракету: вперед или назад (по отношению к движению Земли), чтобы она полетела на Венеру?

Запуск спутника к Венере Но вот перед нами другая задача – полететь на Венеру. Путь межпланетного корабля и здесь представляет собой эллипс, вписанный между орбитами Земли и Венеры. Венера ближе к Солнцу, чем наша Земля: чтобы лететь на нее, надо уже не удаляться от Солнца, а приближаться к нему. Поэтому и скорость по отношению к Солнцу понадобится меньшая – всего 27,3 км/сек. Это меньше, чем скорость Земли. В каком же направлении придется запускать ракету в этом случае – вперед или назад? На этот раз в сторону, противоположную движению Земли.

Тогда скорость, которую сообщит двигатель, будет вычитаться из скорости Земли, и получится нужная меньшая скорость: 30 км/сек минус скорость, которая вдали от Земли останется от той, что была сообщена двигателем. Эта разность равна 27,3 км/сек. Но заметьте, что теперь эта скорость в дальней от Солнца точке эллипса (у Земли). Ракета будет «опускаться» к Солнцу «сверху вниз», и скорость ее будет несколько увеличиваться.

Куда надо запускать ракету: вперед или назад (по отношению к движению Земли), чтобы она полетела на Меркурий?

Запуск спутника на Меркурий

Так же назад пришлось бы запустить ракету и для полета на Меркурий. По отношению к Солнцу здесь нужна меньшая скорость, чем для полета на Венеру, - всего 22,3 км/сек. Значит, двигатель по направлению назад должен сообщить ракете большую скорость, которая будет вычитаться из скорости Земли. В какую же сторону, в конечном счете, будет лететь ракета? Она полетит вокруг Солнца в том же направлении, как движутся Земля, Венера и Меркурий. Ведь скорость от двигателя, направленная «назад», гораздо меньше скорости Земли, направленной «вперед», - значит, разность скоростей все-таки получится «вперед».

Куда надо запускать ракету: вперед или назад (по отношению к движению Земли), чтобы она полетела на Плутон и дальше за пределы солнечной системы?

Запуск спутника на Плутон Итак, при начальной скорости 41,6 км/сек (по отношению к Солнцу) можно достичь Плутона – границы Солнечной системы. А что, если полететь с еще большей скоростью? Тогда ракета совершенно вырвется из оков притяжения Солнца и улетит за пределы Солнечной системы, с тем чтобы уже не вернуться в нее обратно (полетит по разомкнутой кривой). Но для этого нужна скорость не меньше 42,1 км/сек (по отношению к Солнцу, в ближней к нему точке – у Земли). По отношению же к Земле ее придется запустить с начальной скоростью не меньше 16,6 км/сек. (Именно с такой скоростью (16,6 км/сек) был запущен в 2006 году космический аппарат New Horizons по направлению к Плутону). Посылать такую ракету, конечно, надо вперед, но под определенным углом к траектории Земли.

Итак, есть три замечательные космические скорости:

Первая космическая скорость –

7,9 км/сек, - при которой спутник близ Земли летит вокруг нее по окружности (на близком расстоянии). При меньшей скорости он упадет на Землю, а при большей полетит дальше по эллипсу.

Вторая космическая скорость –

11,2 км/сек. При меньшей скорости ракета летит по эллипсу, периодически возвращаясь к Земле, а при большей – по разомкнутой кривой без возврата к Земле (но по отношению к Солнцу она летит по эллипсу).

Третья космическая скорость –

16,6 км/сек по отношению к Земле (вначале, при запуске) и 42,1 км/сек по отношению к Солнцу – скорость, при которой (или большей) ракета летит по разомкнутой кривой уже по отношению к Солнцу и навсегда покидает солнечную систему.

Это была статья о том, с какой скоростью и в каком направлении (по отношению к движению Земли) нужно запускать космические аппараты к различным планетам солнечной системы. Далее читаем: Сила тяжести: враг или друг-помощник?

Избранные мировые новости.

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!

Уважаемые посетители! Если Вы не нашли необходимой информации или считаете ее неполной, напишите ниже в комментариях, и статья будет дополнена соответственно Вашему желанию.

< Назад
Вперёд >

wonderful-planet.ru

С какой скоростью летают космические корабли ?

На высоте 200 км круговая скорость составляет 7,79 км\сек. На геостационарной орбите 36 000 км, скорость спутника--3,07 км\сек и период обращения 24 часа. Он висит над одной точкой Земли. Для отлета к Луне нужна скорость 10,8 км\сек. Для полета к Марсу -11,6 км\сек. Все скорости указаны в инерциальной системе отсчета (относительно звезд) . Нужно иметь в виду, что по мере удаления от Земли скорость непрерывно падает, пока корабль находится в сфере действия Земли (940 000 км)

Со сверхзвуковой

Около 29000 км в час!!!

Зависит от радиуса орбиты.

с первой, второй и третьей космической

Около 10 км\сек-эту скорость они набирают при выводе на орбиту, израсходовав всё топливо, дальше летят по инерции.

Скорость косм. корабля равна скорости света

откуда и куда ...у них коробка передач у кого автомат тот сам не знает у кого ручная сам выбирает скорость

ты просто долбаеб, пишешь всякую ерунду.

Чушь и хуйня полная. Всё зависит от обьёма движка, количества лошадок и качества бензина

touch.otvet.mail.ru

Движение Земли в космосе | Все о космосе

Земля движется вокруг Солнца Один из самых характерных признаков космических явлений — правильная повторяемость, цикличность. Так, Земля периодически, раз за разом, повторяет свое движение вокруг Солнца, Солнце вокруг центра нашего звездного острова Галактики, следуют один за другим циклы солнечной активности, периодические изменения происходят в физическом состоянии многих звезд, периодически меняется интенсивность излучения некоторых источников радиоизлучения.С другой стороны, в последние годы было подмечено, что цикличностью отличаются и многие геофизические явления, в том числе сейсмические процессы. Это наводит на мысль, что они также могут быть связаны с какой-то «космической» причиной. И естественно поэтому прежде всего искать связь с Солнцем.

Для астрономов уже давно не является секретом, что продолжительность земных суток постепенно увеличивается. Подсчитано, что в отдаленные времена сутки были гораздо короче современных и что через несколько десятков миллионов лет они станут заметно длиннее, чем наши привычные сутки. Известна и основная причина этого явления — лунные приливы, которые изо дня в день тормозят вращение Земли.

Однако с появлением точных методов измерения времени — кварцевых и атомных часов — было замечено, что иногда имеют место изменения скорости вращения Земли, примерно в 100—200 раз более значительные, чем те, которые должны происходить вследствие приливов.

Что же представляют собой те силы, которые заставляют гигантское тело нашей планеты вращаться то быстрее, то медленнее?

Попытку ответить на этот вопрос сделал научный сотрудник Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн Э. И. Могилевский. Он высказал мысль, что наблюдаемые изменения скорости вращения связаны с колебаниями солнечной активности.

Поэтому Могилевский предположил, что потоки заряженных частиц, которые выбрасываются Солнцем, влияют на вращение Земли через ее магнитное поле.

Как показывают расчеты, энергия нерегулярных изменений скорости вращения нашей планеты составляет около 1028 эрг в сутки. С другой стороны, солнечные корпускулярные потоки ежесуточно приносят к Земле магнитную энергию порядка 1035 эрг.

Весь вопрос в том, каков механизм частичной передачи этой энергии в магнитосферу Земли? Как показали математические выкладки, влияния магнитного поля корпускулярных потоков для полного объяснения нерегулярностей вращения Земли все же недостаточно.

В связи с этим Могилевский высказал интересную гипотезу. Он предположил, что частицы выбрасываются с поверхности Солнца не только в виде потоков, но и в виде отдельных гигантских облаков плазмы — «плазмоидов».

Подобный плазмоид, перемещающийся в космическом пространстве и во много раз превосходящий по размерам нашу планету, обладает собственным мощным магнитным полем. При встрече с Землей он оказывает на земное магнитное поле столь сильное воздействие, что в результате возникают магнитные бури и нарушения скорости вращения Земли.

Хотя и эта гипотеза еще нуждается в дальнейших уточнениях и дополнительных математических расчетах, очень возможно, что именно она дает верное объяснение причины если не всех наблюдаемых колебаний скорости суточного вращения нашей планеты, то хотя бы их значительной части.

С другой стороны, не исключена возможность, что определенная доля этих изменений вызывается перемещением воздушных масс в земной атмосфере, так называемой атмосферной циркуляцией. При движении воздушных масс между ними и поверхностью планеты возникают силы трения. Через посредство этих сил атмосферная циркуляция может оказывать тормозящее или, наоборот, ускоряющее воздействие на вращение Земли.

Сейсмология Земли

Научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга Н. Сидоренков проделал интересный подсчет. Он проанализировал карты среднемесячного атмосферного давления для всей Земли за несколько лет подряд и с их помощью вычислил, как должна вращаться Земля в период с 1956 по 1964 гг. под действием сил трения между воздушными массами и земной поверхностью. Полученные результаты ученый сравнил с данными наблюдений и обнаружил хорошее согласие.

Любопытно также, что движение воздушных масс может оказывать влияние не только на вращение Земли в целом, но и способствовать смещениям отдельных материковых блоков.

Научному сотруднику Главной астрономической обсерватории АН СССР проф. Н. Павлову удалось обнаружить явную зависимость между изменениями географических долгот Европы, Азии, Северной и Южной Америки, колебаниями скорости вращения Земли и солнечной активностью.

В связи с этим проф. Павлов высказал предположение о том, что отдельные материковые блоки весьма подвижны и способны перемещаться на несколько метров под действием сравнительно малых сил, возникновение которых связано с атмосферной циркуляцией. С другой стороны, смещение материков может вызываться действием сил инерции, возникающих при изменениях скорости вращения Земли.

Колебания скорости вращения должны неизбежно приводить к изменениям фигуры Земли и, следовательно, к перераспределению масс в ее недрах. А это в свою очередь может вызывать сейсмические явления. Однако известно, что во время землетрясений выделяется огромная энергия. Может ли выделяться подобная энергия при изменениях скорости вращения Земли? Прежде всего нужно заметить, что для того, чтобы вызвать землетрясение, вполне достаточно и сравнительно небольших энергетических затрат. В земной коре вследствие внутренних перемещений вещества, которые постоянно происходят в глубинах планеты, всегда имеются более или менее сильные напряжения. И в ряде случаев достаточно небольшой «добавки», ничтожного дополнительного толчка, чтобы соседние блоки, из которых состоит кора, пришли в движение. Физики метко называют подобные системы «курковыми». Нужно только «спустить курок» и все само приходит в движение.

Справедливости ради следует отметить, что, с другой стороны, энергия, выделяющаяся при колебаниях скорости суточного вращения Земли, не так уж мала. Измерения показали, что в течение года период вращения меняется в среднем на 0,0025 секунды. Если принять во внимание массу нашей планеты, то кинетическая энергия, соответствующая этой величине, составит 1,5 • 1029 эрг. Величина не такая уж малая, если учесть, что она почти в полторы тысячи раз превосходит ежегодное энергопотребление всего человечества. На землетрясения же каждый год наша планета «затрачивает» около 1027 эрг, т. е. в сто с лишним раз меньше.

Итак, энергия, выделяющаяся в результате изменения скорости вращения Земли, вполне достаточна для того чтобы вызывать все землетрясения. Мало того: ее подавляющая часть, видимо, расходуется по другому назначению. По какому, еще не ясно. Не исключена возможность, что она идет на нагревание земных недр.

Таким образом, получается целая цепочка причин и следствий, на одном конце которой находится солнечная активность, а па другом — сейсмические процессы. Но если такая цепочка соответствует реальной действительности, то периоды сейсмической активности должны в какой-то мере совпадать с периодами активности солнечной. Видимо, так оно и есть. Во всяком случае, годы последнего большого максимума солнечной активности ознаменовались крупнейшими сейсмическими катастрофами в Агадире и Чили.

Нельзя также не обратить внимания па то обстоятельство, что новое очередное возрастание солнечной активности совпало с явным усилением геофизических процессов. Достаточно вспомнить землетрясения в Перу, в Скопле, в Ташкенте, в Афганистане, извержение Ключевской сопки и т. д.

Явная цикличность проявляется не только в сериях землетрясении, но и в геологических явлениях более крупного масштаба — горообразовательных процессах. Несомненная этапность этих процессов, их периодическое нарастание и затухание было давно отмечено геологической наукой как неоспоримый факт.

Каледонский, герцинский, кимберийский и, наконец, альпийский этапы следовали один за другим, оставляя на лице Земли неизгладимые следы в виде многочисленных горных хребтов и могучих складок. И что самое удивительное: эти этапы разделяли одинаковые промежутки времени — они повторялись точно через 125 млн. лет. Может быть, именно такова продолжительность еще одного неведомого нам цикла солнечной активности? А может быть, существуют и другие космические факторы, другие процессы, обладающие такой же периодичностью?

Действительно, по крайней мере один такой фактор нам известен. Наша Земля участвует одновременно в нескольких космических движениях. Наряду с собственным вращением и обращением вокруг Солнца она вместе со всей солнечной системой обращается вокруг центра нашей звездной системы Галактики. Один такой оборот астрономы называют галактическим годом, и «год» этот, по имеющимся в распоряжении ученых данным, продолжается около 250 млн. лет. А 250 миллионов — не что иное, как удвоенный промежуток времени между двумя соседними горообразовательными этапами.

В связи с этим советский ученый С. С. Николаев выдвинул интересную гипотезу. Подобно тому как Земля движется вокруг Солнца по «вытянутой окружности» — эллипсу, так и само Солнце обращается вокруг галактического центра но эллиптической орбите, то приближаясь к нему, то удаляясь. Согласно подсчетам Николаева именно эти приближения и удаления совпадают по времени с периодами наибольшей активности горообразовательных процессов.

Пока это еще гипотеза, но не исключена возможность, что совпадение, о котором идет речь, не является простой случайностью. Дело в том, что массы вещества распределены в Галактике неравномерно, звездная плотность в различных се районах неодинакова. Поэтому с изменением положения солнечной системы внутри нашего звездного острова меняется и величина галактических сил тяготения, действующих на Землю. Это может в свою очередь вызывать изменения фигуры Земли и влиять па характер процессов, протекающих в ее недрах.

Влияние Лунных приливов на Землю и на ее движение в космосе

Конечно, здесь возникает естественный вопрос: почему не вызывают геологических катастроф лунные приливы? Ведь они происходят не только в водной оболочке, но и в твердом веществе Земли. Например, в Москве дважды в сутки благодаря этим приливам почва поднимается и опускается на 40 см.

Однако в этом нет никакого противоречия. Дело в том, что в настоящее время периодичность лунных приливов совпадает с собственной частотой упругих колебаний нашей планеты. Возможно, что когда-то подобного «резонанса» и не существовало. Но нельзя забывать, что Земля и Луна формировались в едином процессе и в этом процессе происходили такие преобразования вещества, которые в конечном итоге привели систему Земля — Луна к устойчивому состоянию. Изменения же галактического притяжения, накладываясь на эти устойчивые ритмы, могут вызывать значительные отклонения от нормы.

50 млн. лет назад солнечная система прошла через апогей своей галактической орбиты, т. е. точку наибольшего удаления от центра, и активность горообразовательных процессов альпийского этапа заметно ослабевает. Но через 75 млн. лет солнечная система достигнет перигея, приблизясь на минимальное расстояние к галактическому центру, и вступит в области, отличающиеся повышенной звездной плотностью. Если гипотеза Николаева верна, то это должно привести к очередному усилению глубинных процессов и новому этапу горообразования, которое геологи заранее назвали камчатским. Лик Земли может вновь существенным образом измениться.

Однако 75 млн. лет — срок немалый. Можно надеяться, что за это время человечество настолько хорошо изучит свою планету и закономерности космических воздействий на геофизические процессы, будет располагать настолько мощными источниками энергии, что оно сумеет управлять и ходом глубинных явлений по своему желанию.

Таким образом, как и в случае с солнечной активностью, мы приходим к своеобразной «гео-космической» цепочке, на одном конце которой стоят климатические изменения, а на другой положение солнечной системы среди звезд. И хотя гипотезы, о которых шла речь, нуждаются в тщательной проверке, сама связь между галактическим положением Солнца и Земли и рядом геофизических явлений несомненна. Вопрос лишь в том, каков механизм этой связи и к каким конкретным последствиям она приводит.Приглашаем Вас обсудить данную публикацию на нашем форуме о космосе.

Комаров В. Н. «Увлекательная астрономия» 1968 год. «Наука»

www.allkosmos.ru

КОСМИЧЕСКИЕ СКОРОСТИ - ЧТО ТАКОЕ? КТО ТАКОЙ?

Высоко над Землёй летит спутник. Нет у него мотора, и ракета его не движет — она давно отделилась,— а спутник летит. Каждый знает: брось вверх камень — он упадёт. Сломается у самолёта двигатель — вынужденная посадка. А спутник летит. Почему?

Камень, который ты бросил, тоже летел бы всё вверх да вверх, но сила земного притяжения заставляет его обязательно упасть обратно. Нужно тебе кинуть камень подальше — посильнее кидай. И пол-Земли может пролететь камень, если бросить его с достаточной силой. А если ещё вдвое сильнее? Тогда камень и вовсе не упадёт. Земля будет притягивать его к себе, а он будет от неё улетать. Вот и станет камень — теперь мы уже можем назвать его СПУТНИКОМ — кружиться вокруг нашей планеты.

Конечно, настоящие спутники не бросают, а разгоняют ракетой. Чтобы спутник не упал на Землю, его надо разогнать до скорости почти 8 км в секунду. Скорость эта огромная: за какие-нибудь полтора часа спутник облетает вокруг Земли. Но далеко в космос он с такой скоростью улететь не сможет — не пустит сила земного притяжения. Спутник вышел лишь на первую ступеньку космической дороги. Поэтому и называется такая скорость первой космической.

Если взять ракету посильнее, можно заставить спутник лететь быстрее. Улетит он теперь от Земли? Да, но не надолго. Отпустит его немного Земля, а потом снова к себе притянет. И будет он летать вокруг неё по орбите, немного напоминающей огурец,— по эллипсу. Станция, сфотографировавшая оборотную сторону Луны, так и летала.

А чтобы попасть на другие планеты СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ, нужно развить ещё большую скорость. Быстрее, быстрее, вот уже больше 11 км в секунду делает наш космический корабль! Мы достигли второй космической скорости. Выключились двигатели, и Земля удаляется от нас всё дальше и дальше. Прощай, голубая планета! Мы преодолели земное притяжение. Теперь захотим — сядем на Марс, Венеру, захотим — будем кружиться вокруг Солнца, как маленькая искусственная планета. Но лететь к другим звёздам нам пока не удаётся. Слишком маленькая у нас скорость, чтобы преодолеть притяжение Солнца.

Больше 16 км в секунду должен пролетать звездолёт, если людям когда-нибудь понадобится отправиться к далёким, неведомым солнцам, познакомиться с жителями их планет. Двигатели разгоняют звездолёт до третьей космической скорости, и тогда его не удержит даже могучее Солнце. Лети, человек!..

www.what-who.com

Что мешает людям летать в космосе со скоростью света?

Нынешний рекорд скорости в космосе держится уже 46 лет. Наш корреспондент задался вопросом, когда же он будет побит.

Мы, люди, одержимы скоростью. Так, только за последние несколько месяцев стало известно о том, что студенты в Германии поставили рекорд скорости для электромобиля, а ВВС США планируют так усовершенствовать гиперзвуковые самолеты, чтобы те развивали скорость в пять раз превышающую скорость звука, т.е. свыше 6100 км/ч.

У таких самолетов не будет экипажа, но не потому, что люди не могут передвигаться с такой высокой скоростью. На самом деле люди уже перемещались со скоростью, которая в несколько раз выше скорости звука.

Однако существует ли предел, преодолев который наши стремительно несущиеся тела уже не смогут выдерживать перегрузки?

Нынешний рекорд скорости поровну принадлежит трем астронавтам, которые участвовали в космической миссии «Аполлон 10», — Тому Стаффорду, Джону Янгу и Юджину Сернану.

В 1969 году, когда астронавты облетели вокруг Луны и возвращались обратно, капсула в которой они находились, развила скорость, которая на Земле равнялась бы 39,897 км/час.

«Я думаю, что сто лет назад мы вряд ли могли себе представить, что человек сможет перемещаться в космосе со скоростью почти в 40 тысяч километров в час», — говорит Джим Брей из аэрокосмического концерна Lockheed Martin.

Брей — директор проекта обитаемого модуля для перспективного корабля «Орион» (Orion), который разрабатывается Космическим агентством США НАСА.

По замыслу разработчиков, космический корабль «Орион» – многоцелевой и частично многоразовый — должен выводить астронавтов на низкую орбиту Земли. Очень может быть, что с его помощью удастся побить рекорд скорости, установленный для человека 46 лет назад.

Новая сверхтяжелая ракета, входящая в Систему космических пусков (Space Launch System), должна, согласно плану, совершить свой первый пилотируемый полет в 2021 году. Это будет облет астероида, находящегося на окололунной орбите.

Среднестатистический человек может вынести перегрузку примерно в пять G, прежде чем потеряет сознание

Затем должны последовать многомесячные экспедиции к Марсу. Сейчас, по мысли конструкторов, обычная максимальная скорость «Ориона» должна составлять примерно 32 тысяч км/час. Однако скорость, которую развил «Аполлон 10», можно будет превзойти даже при сохранении базовой конфигурации корабля «Орион».

«Orion предназначен для полетов к различным целям в течение всего своего срока эксплуатации, — говорит Брей. – Его скорость может оказаться значительно выше той, что мы сейчас планируем».

Но даже «Орион» не будет представлять пик скоростного потенциала человека. «По сути дела, не существует другого предела скорости, с какой мы можем перемещаться, кроме скорости света», — говорит Брей.

Скорость света один миллиард км/час. Есть ли надежда, что нам удастся преодолеть разрыв между 40 тысячами км/час и этими величинами?

Удивительным образом скорость как векторная величина, обозначающая быстроту перемещения и направление движения, не является для людей проблемой в физическом смысле, пока она относительно постоянна и направлена в одну сторону.

Следовательно, люди – теоретически – могут перемещаться в пространстве лишь чуть медленнее «скоростного предела вселенной», т.е. скорости света.

Как будет ощущать себя человек в корабле, летящем с околосветовой скоростью?

Но даже если допустить, что мы преодолеем значительные технологические препятствия, связанные с созданием скоростных космических кораблей, наши хрупкие, состоящие в основном из воды тела столкнутся с новыми опасностями, сопряженными с эффектами высокой скорости.

Могут возникнуть и пока только воображаемые опасности, если люди смогут передвигаться быстрее скорости света благодаря использованию лазеек в современной физике или с помощью открытий, разрывающих шаблон.

Как выдержать перегрузки

Впрочем, если мы намерены передвигаться со скоростью свыше 40 тысяч км/час, нам придется достигать ее, а затем замедляться, не спеша и сохраняя терпение.

Быстрое ускорение и столь же быстрое замедление таят в себе смертельную опасность для организма человека. Об этом свидетельствует тяжесть телесных травм, возникающих в результате автомобильных катастроф, при которых скорость падает с нескольких десятков километров в час до нуля.

В чем причина этого? В том свойстве Вселенной, которое носит название инерции или способности физического тела, обладающего массой, противостоять изменению его состояния покоя или движения при отсутствии или компенсации внешних воздействий.

Эта идея сформулирована в первом законе Ньютона, который гласит: «Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменять это состояние».

Мы, люди, в состоянии переносить огромные перегрузки без тяжких травм, правда, только в течение нескольких мгновений

«Состояние покоя и движение с постоянной скоростью — это нормально для человеческого организма, — объясняет Брей. — Нам скорее следует беспокоиться о состоянии человека в момент ускорения».

Около века назад создание прочных самолетов, которые могли маневрировать на скорости, привело к тому, что пилоты стали говорить о странных симптомах, вызываемых изменениями скорости и направления полета. Эти симптомы включали в себя временную потерю зрения и ощущение либо тяжести, либо невесомости.

Причина заключается в перегрузках, измеряемых в единицах G, которые представляют собой отношение линейного ускорения к ускорению свободного падения на поверхности Земли под воздействием притяжения или гравитации. Эти единицы отражают воздействие ускорения свободного падения на массу, например, человеческого тела.

Перегрузка в 1 G равна весу тела, которое находится в поле тяжести Земли и притягивается к центру планеты со скоростью 9,8 м/сек (на уровне моря).

Перегрузки, которые человек испытывает вертикально с головы до пят или наоборот, являются поистине плохой новостью для пилотов и пассажиров.

При отрицательных перегрузках, т.е. замедлении, кровь приливает от пальцев на ногах к голове, возникает чувство перенасыщения, как при стойке на руках.

Для того чтобы понять, сколько G смогут выдержать астронавты, их тренируют в центрифуге

«Красная пелена» (чувство, которое испытывает человек, когда кровь приливает к голове) наступает, когда распухшие от крови, полупрозрачные нижние веки поднимаются и закрывают зрачки глаз.

И, наоборот, при ускорении или положительных перегрузках кровь отливает от головы к ногам, глаза и мозг начинают испытывать недостаток кислорода, поскольку кровь скапливается в нижних конечностях.

Сначала зрение туманится, т.е. происходит потеря цветного зрения и накатывает, что называется, «серая пелена», потом наступает полная потеря зрения или «черная пелена», но человек остается в сознании.

Чрезмерные перегрузки ведут к полной потере сознания. Это состояние называют обмороком, вызванным перегрузкой. Многие пилоты погибли из-за того, что на их глаза опускалась «черная пелена» — и они разбивались.

Среднестатистический человек может вынести перегрузку примерно в пять G, прежде чем потеряет сознание.

Пилоты, одетые в специальные противоперегрузочные комбинезоны и обученные особым образом напрягать и расслаблять мышцы торса для того, чтобы кровь не отливала от головы, способны управлять самолетом при перегрузках примерно в девять G.

По достижении стабильной крейсерской скорости в 26 000 км/ч на орбите астронавты ощущают скорость не больше, чем пассажиры коммерческих авиарейсов

«На протяжении коротких периодов времени человеческое тело может переносить гораздо более сильные перегрузки, чем девять G, — говорит Джефф Свентек, исполнительный директор Ассоциации аэрокосмической медицины, расположенной в городе Александрия, штат Вирджиния. — Но выдерживать высокие перегрузки на протяжении длительного периода времени способны очень немногие».

Мы, люди, в состоянии переносить огромные перегрузки без тяжких травм, правда, только в течение нескольких мгновений.

Рекорд кратковременной выносливости поставил капитан ВВС США Эли Бидинг-младший на авиабазе Холломэн в штате Нью-Мексико. В 1958 году он при торможении на специальных санях с ракетным двигателем после разгона до 55 км/ч за 0.1 секунду испытал перегрузку в 82.3 G.

Этот результат зафиксировал акселерометр, закрепленный у него на груди. На глаза Бидинга также упала «черная пелена», но он отделался только синяками во время этой выдающейся демонстрации выносливости человеческого организма. Правда, после заезда он провел три дня в госпитале.

А теперь в космос

Астронавты, в зависимости от средства передвижения, также испытывали довольно высокие перегрузки — от трех до пяти G — во время взлетов и при возвращении в плотные слои атмосферы соответственно.

Эти перегрузки переносятся сравнительно легко, благодаря разумной идее пристегивать космических путешественников к креслам в положении лежа лицом по направлению полета.

По достижении стабильной крейсерской скорости в 26 000 км/ч на орбите астронавты ощущают скорость не больше, чем пассажиры коммерческих авиарейсов.

Если перегрузки не будут представлять собой проблему для длительных экспедиций на кораблях «Орион», то с мелкими космическими камнями – микрометеоритами – все сложнее.

Для защиты от микрометеоритов «Ориону» понадобится своего рода космическая броня

Эти частицы размером с рисовое зернышко могут развивать впечатляющие и при этом разрушительные скорости до 300 тысяч км/час. Для обеспечения целостности корабля и безопасности его экипажа «Орион» оснащен внешним защитным слоем, толщина которого варьируется от 18 до 30 см.

Кроме того, предусмотрены дополнительные экранирующие щиты, а также используется хитроумное размещение оборудования внутри корабля.

«Чтобы не лишиться полетных систем, жизненно важных для всего космического корабля, мы должны точно рассчитывать углы подлета микрометеоритов», — говорит Джим Брей.

Будьте уверены: микрометеориты – не единственная помеха для космических экспедиций, во время которых высокие скорости полета человека в безвоздушном пространстве будут играть все более важную роль.

В ходе экспедиции к Марсу придется решать и другие практические задачи, например, по снабжению экипажа продовольствием и противодействию повышенной опасности раковых заболеваний из-за воздействия на человеческий организм космической радиации.

Сокращение времени в пути снизит остроту таких проблем, поэтому быстрота перемещения будет становиться все более желаемой.

Космические полеты следующего поколения

Эта потребность в скорости воздвигнет новые препятствия на пути космических путешественников.

Новые корабли НАСА, которые угрожают побить рекорд скорости «Аполлона 10», по-прежнему будут полагаться на испытанные временем химические системы ракетных двигателей, используемые со времен первых космических полетов. Но эти системы обладают жесткими ограничениями скорости по причине высвобождения малых величин энергии на единицу топлива.

Наиболее предпочтительный, хотя и труднодостижимый источник энергии для быстрого космического корабля — это антиматерия, двойник и антипод обычной материи

Поэтому, чтобы существенно увеличить скорость полета для людей, отправляющихся на Марс и далее, необходимы, как признают ученые, совершенно новые подходы.

«Те системы, которыми мы располагаем сегодня, вполне в состоянии доставить нас туда, — говорит Брей, — однако все мы хотели бы стать свидетелями революции в двигателях».

Эрик Дэвис, ведущий физик-исследователь в Институте перспективных исследований в Остине, штат Техас, и участник программы НАСА по прорывным разработкам в физике движения, шестилетнего исследовательского проекта, завершившегося в 2002 году, выделил три наиболее перспективных средства, с точки зрения традиционной физики, способных помочь человечеству достичь скоростей, разумно достаточных для межпланетных путешествий.

Если коротко, речь идет о явлениях выделения энергии при расщеплении вещества, термоядерном синтезе и аннигиляции антиматерии.

Первый метод заключается в делении атомов и применяется в коммерческих ядерных реакторах.

Второй, термоядерный синтез, заключается в создании более тяжелых атомов из простых атомов – такого рода реакции питают энергией Солнце. Это технология, которая завораживает, но не дается в руки; до ее обретения «всегда остается еще 50 лет» — и так будет всегда, как гласит старый девиз этой отрасли.

«Это весьма передовые технологии, — говорит Дэвис, — но они основаны на традиционной физике и прочно утвердились еще на заре Атомного века». По оптимистическим оценкам, двигательные системы, основанные на концепциях деления атомов и термоядерном синтезе, в теории, способны разогнать корабль до 10% скорости света, т.е. до весьма достойных 100 миллионов км/час.

Летать со сверхзвуковой скоростью — уже не проблема для человека. Другое дело — скорость света, или хотя бы близко к ней…

Наиболее предпочтительный, хотя и труднодостижимый источник энергии для быстрого космического корабля — это антиматерия, двойник и антипод обычной материи.

Когда два вида материи приходят в соприкосновение, они уничтожают друг друга, в результате чего выделяется чистая энергия.

Технологии, позволяющие вырабатывать и хранить – пока крайне незначительные – количества антиматерии, существуют уже сегодня.

В то же время производство антивещества в полезных количествах потребует новых специальных мощностей следующего поколения, а инженерной мысли придется вступить в конкурентную гонку по созданию соответствующего космического корабля.

Но, как говорит Дэвис, немало отличных идей уже прорабатывается на чертежных досках.

Космические корабли, приводимые в движение энергией антиматерии, смогут перемещаться с ускорением в течение нескольких месяцев и даже лет и достигать более существенных процентов от скорости света.

При этом перегрузки на борту будут оставаться приемлемыми для обитателей кораблей.

Вместе с тем, такие фантастические новые скорости будут таить в себе и иные опасности для организма человека.

Энергетический град

На скорости в несколько сот миллионов километров в час любая пылинка в космосе, от распыленных атомов водорода до микрометеоритов, неизбежно становится пулей, обладающей высокой энергией и способной прошить корпус корабля насквозь.

«Когда вы передвигаетесь с очень высокой скоростью, это означает, что частицы, летящие вам навстречу, движутся с теми же скоростями», — говорит Артур Эдельстайн.

Вместе с покойным отцом, Уильямом Эдельстайном, профессором радиологии в Медицинской школе Университета имени Джона Хопкинса, он работал над научным трудом, в котором рассматривались последствия воздействия атомов космического водорода (на людей и технику) во время сверхбыстрых космических путешествий в космосе.

Хотя его содержание не превышает одного атома на кубический сантиметр, рассеянный в космосе водород может приобрести свойства интенсивной радиационной бомбардировки.

Водород начнет разлагаться на субатомные частицы, которые будут проникать внутрь корабля и подвергать воздействию радиации как экипаж, так и оборудование.

Двигатель Алькубьерре понесет вас, как серфингиста, несущегося на доске по гребню волны

Эрик Дэвис, физик-исследователь

На скорости, равной 95% скорости света, воздействие такой радиации будет означать почти мгновенную смерть.

Звездолет нагреется до температур плавления, перед которыми не устоит ни один мыслимый материал, а вода, содержащаяся в организме членов экипажа, немедленно закипит.

«Это все крайне неприятные проблемы», — замечает Эдельстайн с мрачным юмором.

Он и его отец приблизительно подсчитали, что для создания некоей гипотетической системы магнитной защиты, способной оградить корабль и находящихся в нем людей от смертоносного водородного дождя, звездолет может перемещаться со скоростью, не превышающей половины скорости света. Тогда люди на борту имеют шанс выжить.

Марк Миллис, физик, занимающийся проблемами поступательного движения, и бывший руководитель программы НАСА по прорывным разработкам в физике движения, предупреждает, что этот потенциальный предел скорости для полетов в космосе остается пока проблемой отдаленного будущего.

«На основании физических знаний, накопленных к настоящему времени, можно сказать, что развить скорость свыше 10% от скорости света будет крайне трудно, — говорит Миллис. – Опасность нам пока не угрожает. Простая аналогия: зачем переживать, что мы можем утонуть, если мы еще даже не вошли в воду».

Быстрее света?

Если допустить, что мы, так сказать, научились плавать, сможем ли мы тогда освоить скольжение по космическому времени — если развивать дальше эту аналогию — и летать со сверхсветовой скоростью?

Гипотеза о врожденной способности к выживанию в сверхсветовой среде хотя и сомнительна, но не лишена определенных проблесков образованной просвещенности в кромешной тьме.

Один из таких интригующих способов перемещения основан на технологиях, подобных тем, что применяются в «варп-двигателе» или «двигателе искривления» из сериала «Звездный путь».

Принцип действия этой силовой установки, известной еще как «двигатель Алькубьерре»* (названного по фамилии мексиканского физика-теоретика Мигеля Алькубьерре), состоит в том, что он позволяет кораблю сжимать перед собой нормальное пространство-время, описанное Альбертом Эйнштейном, и расширять его позади себя.

Нынешний рекорд скорости принадлежит трем астронавтам «Аполлона 10» — Тому Стаффорду, Джону Янгу и Юджину Сернану

По существу, корабль перемещается в некоем объеме пространства-времени, своеобразном «пузыре искривления», который движется быстрее скорости света.

Таким образом, корабль остается неподвижным в нормальном пространстве-времени в этом «пузыре», не подвергаясь деформациям и избегая нарушений универсального предела скорости света.

«Вместо того чтобы плыть в толще воды нормального пространства-времени, — говорит Дэвис, — двигатель Алькубьерре понесет вас, как серфингиста, несущегося на доске по гребню волны».

Есть тут и определенный подвох. Для реализации этой затеи необходима экзотическая форма материи, обладающая отрицательной массой, чтобы сжимать и расширять пространство-время.

«Физика не содержит никаких противопоказаний относительно отрицательной массы, — говорит Дэвис, — но никаких ее примеров нет, и мы никогда не встречали ее в природе».

Существует и другой подвох. В опубликованной в 2012 году работе исследователи из Университета Сиднея предположили, что «пузырь искривления» будет накапливать заряженные высокой энергией космические частицы, поскольку неизбежно начнет взаимодействовать с содержимым Вселенной.

Некоторые частицы будут проникать внутрь самого пузыря и накачивать корабль радиацией.

Застрявшие в досветовых скоростях?

Неужели мы так и обречены застрять на этапе досветовых скоростей по причине нашей деликатной биологии?!

Речь ведь не столько о том, чтобы установить новый мировой (галактический?) рекорд скорости для человека, сколько о перспективе превращения человечества в межзвездное общество.

Со скоростью в половину скорости света — а это тот предел, который, согласно данным изысканий Эдельстайна, способен выдержать наш организм — путешествие к ближайшей звезде в оба конца займет более 16 лет.

(Эффекты расширения времени, под воздействием которых для экипажа звездолета в его системе координат пройдет меньше времени, чем для людей, оставшихся на Земле в своей системе координат, не приведут к драматическим последствиям на скорости, составляющей половину скорости света).

Марк Миллис полон надежд. Принимая во внимание, что человечество изобрело противоперегрузочные костюмы и защиту от микрометеоритов, позволяющие людям безопасно путешествовать в великой голубой дали и усеянной звездами черноте космоса, он уверен, что мы сможем найти способы выживания, на какие бы скоростные рубежи не вышли в будущем.

«Те же самые технологии, которые смогут помочь нам достигать невероятных новых скоростей перемещения, — размышляет Миллис, — обеспечат нас новыми, пока неведомыми возможностями для защиты экипажей».

Примечания:

*Мигель Алькубьерре выдвинул идею своего «пузыря» в 1994 году. А в 1995 году российский физик-теоретик Сергей Красников предложил концепцию устройства для космических путешествий быстрее скорости света. Идея получила название «трубы Красникова».

Это искусственное искривление пространства времени по принципу так называемой кротовой норы. Гипотетически корабль будет двигаться по прямой от Земли к заданной звезде сквозь искривленное пространство-время, проходя через другие измерения.

Согласно теории Красникова, космический путешественник вернется обратно в то же самое время, когда он отправился в путь.

lfly.ru