Какую максимальную скорость может развить корабль в космосе?
Космические полеты будоражили воображение, с того момента, как человечество заподозрило о существовании пространства вне нашей планеты. Многие годы страны соревнуются в создании ракет и звездных кораблей, чтобы покорить просторы вселенной и узнать ее тайны. Чтобы еще быстрее достигать далеких планет ученые ведут работу над изобретением высокоскоростных двигателей. На сегодняшний день максимальная скорость в космосе еще далека от идеала и не позволяет путешествовать далеко, но наука не стоит на месте и, возможно, скоро ученые преодолеют свои нынешние возможности, научив космолеты быстро путешествовать на очень большие расстояния.
Циолковский полагал, за освоением межпланетного пространства кроется счастливое будущее человека и пока не хочется с ним спорить. Эта сфера предлагает людям немыслимые возможности как в расширении жизненного пространства, так и для развития промышленности и других сфер человеческой жизни.
Виды скорости космического корабля в космосе
У каждого космического тела, движущегося по своей орбите, есть скорость. Это величина которая позволяет объекту преодолеть тяготение космического тела и его системы. Для того чтобы достичь необходимых показателей судно должно иметь и определенные параметры, тогда оно достигнет поставленной цели. Темп движения любого летательного аппарата зависит от нескольких факторов, например из нашей статьи ты можешь узнать от чего зависит скорость самолета. Как мы уже выяснили эта величина есть у каждого объекта и она может делится не категории, в зависимости от возможностей:
- Первая (V1) – позволяет объекту в свободном движении «зацепиться» за орбиту космического тела.
- Вторая (V2) – объект способен преодолеть гравитацию небесного тела и начать движение по параболической орбите.
- Третья (V3) – объект преодолевает притяжение и покидает пределы планеты.
- Четвертая (V4) – необходима для выхода из Галактического пространства.
Рассчитать необходимые показатели можно с учетом любого коэффициента удаления от центра земли. Но в космонавтике часто используются шаблонные величины.
Скорость корабля для полета на Луну
Для того, чтобы ракета или корабли смог начать двигаться к другой плате , он должен преодолеть притяжение земли. Для этой задачи аппарат должен двигаться не менее 29 000 км/ч. Но этого мало. Теперь необходимо достичь гравитационного поля Луны и преодолеть его. Для этого понадобится цифры не менее 40 000 км/ч. Развив такой темп движения и поддерживая его до самой посадки космолет сможет успешно прилуниться, как было в случае с первыми высадившимися на этой планете людьми. Уйдет на путешествие от Земли до Луны примерно 3 суток. Интересный факт в том, что зная скорость и расстояние до планеты неподготовленному человеку будет сложно рассчитать время. Дело в том, что эта величина в космосе непостоянна, о чем подробнее ты сможешь узнать из статьи «Как идет время в космосе?».
Полеты на Марс и другие планеты
Марс находится на большем удалении чем Луна и логично, что для достижения этой планеты понадобится больше времени. Учитывая возможности современных летательный устройств до красной планеты придется добираться более полугода. На сегодняшний день сложность заключается в том, что запустить пилотируемый аппарат будет очень сложно, за счет недостаточного импульса движения. Он иметь большую массу и объемы, а значит не сможет достичь необходимых для стабильного движения показателей. Единственно доступным, при нынешнем развитии отрасли является посещение планеты на легких аппаратах, для сбора образцов. Полеты на другие планеты пока не рассматриваются вовсе. Доступные космические тела находятся в еще большем удалении от Марса. поэтому и посещение их невозможно.
Какая максимальная скорость ракеты в космосе в км/ч?
Все величины, при расчете полетов в космос имеют значение и все они учитываются при вычислениях. Так и движение любого летательного аппарата, посылаемого в космос будет зависеть в первую очередь от двигателя. Чем выше сила, с которой газ вырывается из сопла двигателя, тем активнее он будет толкать летательный аппарат вперед и тем больший темп он сумеет развить. Примечательно, что с повышением скорости замедляется течение времени для всех пассажиров летательного аппарата. Даже международная космостанция, находящаяся на орбите земли, имеет свое течение времени. Об этом подробнее ты сможешь узнать из статьи «Как идет время на МКС».
Возвращаясь к вопросу о максимальном темпе движения ракеты в космосе нужно учесть ее размеры и вес. Однако максимальные показатели, которых могут достичь все известные летательные аппараты на реактивном двигателе 10 800-14 400 км/ч. Но существуют и другие виды потенциальных разработок, которые теоретически позволяют на много перешагнуть этот порог.
Ионные двигатели для космических аппаратов
Известно, что создав специальные установки, в которых можно разогнать мельчайшие частицы – ионы и электроны, человек теоретически смог бы создать аппарат, способный летать 300 тыс. км/с. Такие сооружения очень массивны и пока еще не придуман способ установки их на космолетах или ракетах. В свою очередь установки чуть поменьше и более медленные, соответственно, оборудовать можно. Именно такой вариант покорения далеких планет и берут на вооружение сегодня. Теперь, узнав какую максимальную скорость может развить корабль в космосе, ты сможешь более четко представить себе всю сложность и необычность полетов к другим далеким планетам.
Источник
Максимальная скорость ракеты в космосе км ч
Скорость ракеты на старте равна нулю относительно земной поверхности. После старта скорость начинает расти и постепенно достигает высокого значения. До полного расхода топлива и выключения двигателя ракета должна разогнать полезную нагрузку (спутник, автоматическую станцию или космический корабль) до скорости 7,9 км/с (29 тыс.км/ч) – если задача стоит вывести её на постоянную орбиту Земли- или до скорости 11,2 км/с (40 тыс. км/ч) – если нужно отправить корабль или АС в межпланетное путешествие.
Как растет скорость ракеты Falcon-9 и какого значения она достигает (27 тыс. км/час) для вывода космического транспортного корабля Dragon на низкую орбиту Земли к МКС – наглядно видно на видео запуска миссии CRS-14 (индикатор скорости второй ступени в км/ч: stage speed km/h):
Ракета – вид транспорта (носителя чего-то), которая движется за счет реактивной силы. То есть для ее полета (движения) необходимо наличие не только реактивного двигателя, но и топлива и окислителя (в космосе нет кислорода воздуха). Поэтому космические ракеты получаются громоздкими, большую часть которых составляют именно топливные баки.
Если говорит о скорости вылета (выхода) на орбиту, то она разная для разных планет. Для Земли 7,9 км/с, для Марса – около 3,5 км/с, для Луны – 1,7 км/с, для Солнца 437 км/с и так далее.
Значит у ракеты скорость должна быть больше этих значений, чтобы оторваться от притяжения и лететь например по орбите. Для малых планет, астероидов достаточно, чтобы скорость ракеты была несколько десятков метров в секунду и она оторвется и будет лететь в космосе. если рассматривать ракету вдали от планет, то ее скорость может быть совсем малой.
Однако, в космосе все по-другому, некоторые явления просто необъяснимы и никаким законам не поддаются в принципе. Например, запущенный несколько лет назад спутник, или другие объекты будут вращаться по своей орбите и никогда не упадут. Почему так происходит, с какой скоростью летит ракета в космос? Физики предполагают, что есть центробежная сила, которая нейтрализует действие гравитации.
Проделав небольшой эксперимент, мы можем сами, не выходя из дома, это понять и ощутить. Для этого нужно взять нитку и привязать к одному концу небольшой груз, далее нить раскрутить по окружности. Мы почувствуем, что чем выше скорость, тем траектория у груза будет четче, а нить больше натягивается, если ослабить силу, скорость вращения объекта уменьшится и риск того, что груз упадет, возрастает в несколько раз. Вот с такого небольшого опыта мы и начнем развивать нашу тему – скорость в космосе.
Становится понятно, что высокая скорость позволяет любому объекту преодолевать силу притяжения. Что касается космических объектов, любых у них у каждого своя скорость, она разная. Определяется четыре основных вида такой скорости и самая маленькая из них первая. Именно на такой скорости летит корабль на орбиту Земля.
Для того чтобы вылететь за ее пределы нужна вторая скорость в космосе. На третьей скорости полностью преодолевается тяготение и можно вылететь за пределы солнечной системы. Четвертая скорость ракеты в космосе позволит покинуть саму галактику, это примерно 550 км/с. Нам всегда было интересна скорость ракеты в космосе км ч, при выходе на орбиту она равняется 8 км/с, за ее пределы – 11 км/с, то есть, развивая свои возможности до 33 000 км/ч. Ракета наращивает постепенно скорость, полноценный разгон начинается с высоты 35 км. Скорость выхода в космос составляет 40000 км/ч.
Скорость в космосе: рекорд
Максимальная скорость в космосе – рекорд, установленный 46 лет назад, до сих пор держится, его совершили астронавты, принимавшие участие в миссии «Аполлон 10». Облетев Луну, обратно они возвращались, когда скорость космического корабля в космосе составляла 39 897 км/час. В ближайшем будущем планируется отправить в пространство невесомости корабль «Орион», который будет выводить космонавтов на низкую околоземную орбиту. Возможно, тогда удастся побить 46-летний рекорд. Скорость света в космосе – 1 млрд км/час. Интересно, сможем ли мы преодолеть такое расстояние со своей максимально доступной скоростью в 40 000 км/час. Вот какая скорость в космосе развивается у света, но мы это не ощущаем здесь.
Теоретически человек может перемещаться со скоростью несколько меньшей скорости света. Однако это повлечет за собой колоссальный вред, особенно для неподготовленного организма. Ведь для начала такую скорость нужно развить, приложить усилие, чтобы безопасно ее снизить. Потому как быстрое ускорение и замедление может стать смертельным для человека.
В древние времена считалось, что Земля неподвижна, никого не интересовал вопрос о скорости ее вращения по орбите, потому как таких понятий в принципе не существовало. Но и сейчас дать однозначный ответ на вопрос сложно, потому что величина неодинаковая в разных географических точках. Ближе к экватору скорость будет выше, в районе юга Европы она равняется 1200 км/час, вот такая средняя скорость Земли в космосе.
Что, если при входе в атмосферу тормозить космический корабль до скорости порядка нескольких миль в час с помощью двигателей, похожих на посадочные двигатели марсоходов? [ # ] ↲ Mars-sky-crane — на английском, с картинками. — Прим. пер. ↳ Можно ли тогда отказаться от тепловой защиты?
Возможно ли контролировать вход космического корабля в атмосферу таким образом, чтобы избежать аэродинамического сопротивления, избавившись тем самым от дорогой (и относительно хрупкой) тепловой защиты на обшивке?
Можно ли (небольшую) ракету (с полезной нагрузкой) поднять до такой высоты в атмосфере, где ей хватит небольшого реактивного двигателя, чтобы достичь второй космической скорости?
— Кенни Ван де Меле
Ответы на все эти вопросы вращаются вокруг одной и той же идеи. Я затрагивал ее в прошлых выпусках, но сегодня хочу рассмотреть подробнее:
Основная сложность с выходом на орбиту заключается не в том, что космос высоко.
Попасть на орбиту сложно, потому что нужно двигаться очень быстро.
Космос не такой:
Космос вот такой:
До космоса 100 километров. Это далеко (я бы не хотел карабкаться туда по лестнице), но не настолько далеко. Если вы находитесь в Сакраменто, Сиэтле, Канберре, Калькутте, Хайдарабаде, Пномпене, Каире, Пекине, центральной Японии, центральной Шри-Ланке или в Портленде, космос для вас ближе, чем море.
Отправиться в космос [ 1 ] ↲ А именно, до низкой опорной орбиты: это высота, на которой находится Международная космическая станция и до которой еще долетают шаттлы. w:Низкая опорная орбита. ↳ просто. На вашей машине, конечно, не получится совершить такое путешествие, но все же оно не вызовет больших трудностей. Можно отправить человека в космос с помощью маленькой метеорологической ракеты размером с фонарный столб. Самолет-ракетоплан X-15 [ # ] ↲ Самолет-ракетоплан w:North American X-15. — Прим. пер. ↳ достиг космоса [ 2 ] , ↲ Х-15 достиг 100 километров дважды, оба раза им управлял Джо Уокер. ↳ просто развив достаточно высокую скорость и направив нос чуть вверх [ 3 ] . ↲ Убедитесь, что вы направляете корабль вверх, а не вниз; в противном случае я вам не завидую.
Но попасть в космос легко. Сложно остаться там.
Сила притяжения на околоземной орбите почти такая же, как на поверхности Земли. МКС вовсе не за пределами действия гравитации: на нее действует примерно 90% от силы притяжения, ощущаемой нами на поверхности.
Чтобы избежать падения обратно в атмосферу, нужно двигаться по касательной очень, очень быстро.
Скорость, которую вы должны развить, примерно равна 8 километрам в секунду [ 4 ] . ↲ Немного меньше, если вы находитесь выше на низкой опорной орбите. ↳ Только малая доля энергии ракеты тратится на подъем из атмосферы, основная часть уходит на набор орбитальной скорости (ее тангенциальной составляющей).
Это приводит нас к главной проблеме, мешающей выходу на орбиту: для набора космической скорости нужно намного больше топлива, чем для набора орбитальной высоты. Чтобы разогнать корабль до 8 км/с, нужно много ракет-ускорителей. Достичь космической скорости тяжело; достичь космической скорости, везя на себе топливо для плавного возвращения назад, было бы крайне непрактично [ 5 ] . ↲ Экспоненциальный рост является основной проблемой ракетостроения: топливо, необходимое для увеличения скорости на один км/с увеличивает ваш вес в 1,4 раза. Чтобы добраться до орбиты, вам необходимо достигнуть скорости в 8 км/с, а значит вам понадобится много топлива: в $1 4 imes1 4 imes1 4 imes1 4 imes1 4 imes1 4 imes1 4 imes1 4approx 15$ раз больше начального веса корабля. Использование ракет для замедления создаст ту же проблему: каждый км/с уменьшения скорости увеличивает начальную массу на тот же коэффициент — 1,4. Если вы хотите замедлиться до нуля — и мягко упасть в атмосферу — потребность в топливе заставит вас опять умножить вес на 15.
Возмутительные потребности в топливе — вот почему каждый космический корабль, входящий в атмосферу, тормозит, используя тепловые щиты вместо ракет: торможение о воздух является наиболее целесообразным способом замедления (и, отвечая на вопрос Брайана, марсоход Curiosity не был исключением. Несмотря на то, что он использовал ракеты, чтобы парить над поверхностью, в первую очередь марсоход использовал торможение о воздух, чтобы сбросить большую часть скорости).
И все же, 8 км/с — насколько это быстро?
Мне кажется, одна из главных причин путаницы заключается в том, что космонавты на орбите не выглядят двигающимися так быстро: похоже, будто они медленно плывут над голубым шариком.
Но 8 км/с — это молниеносно быстро. Когда смотришь на вечернее небо, иногда можно увидеть МКС, пролетающую мимо… а потом, спустя 90 минут, увидеть ее, пролетающую мимо, снова [ 6 ] . ↲ Существуют неплохие приложения и онлайн-сервисы. Больше всего мне нравится ISS Detector, а используя поиск в Google, вы можете найти много других. ↳ За эти 90 минут МКС облетела всю планету.
МКС движется так быстро, что если выстрелить с одного края футбольного поля [ 7 ] , ↲ Любого вида. ↳ Международная космическая станция пересечет поле до того, как пуля пролетит 10 метров [ 8 ] . ↲ Прием разрешен австралийскими правилами регби.
Давайте посмотрим, как выглядела бы прогулка по поверхности Земли на скорости 8 км/с.
Чтобы лучше почувствовать темп движения, давайте использовать ритм песни 1988 года группы The Proclaimers — Iʼm Gonna Be (500 Miles) [ 9 ] . ↲ Использование тактов для измерения времени также используется в сердечно-легочной реанимации, Stayinʼ Alive от Bee Gees тоже хорошо подходит. ↳ Темп этой песни — примерно 131,9 ударов в минуту, так что представьте себе, что с каждым ударом вы двигаетесь вперед на 3 с лишним километра.
За время звучания первой строчки припева вы сможете пройти от Бронкса до Статуи Свободы.
Потребуется около двух строчек припева (4 такта), чтобы пересечь Ла-Манш между Англией и Францией.
С продолжительностью песни связано странное совпадение. Промежуток от начала до конца Iʼm Gonna Be — 3 минуты 30 секунд [ 10 ] , ↲ На основе длительности официального видео из YouTube. ↳ а МКС двигается со скоростью 7,66 км/с.
Это значит, что если астронавт на МКС будет слушать Iʼm Gonna Be, с первого такта и до последних строк…
Источник