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
Космические скорости
Любой предмет, будучи подброшенным вверх, рано или поздно оказывается на земной поверхности, будь то камень, лист бумаги или простое перышко. В то же время, спутник, запущенный в космос полвека назад, космическая станция или Луна продолжают вращаться по своим орбитам, словно на них вовсе не действует сила притяжения нашей планеты. Почему так происходит?
На нашей Земле всемирное тяготение воздействует на любое материальное тело. Тогда логично будет предположить, что есть некая сила, нейтрализующая действие гравитации. Эту силу принято называть центробежной.
Центробежную силу легко ощутить привязав на один конец нитки небольшой груз и раскрутив его по окружности. При этом чем больше скорость вращения тем сильнее натяжение нити, а чем медленнее вращаем мы груз тем больше вероятность, что он упадет вниз.
Траектория полета космических кораблей
Таким образом мы вплотную приблизились к понятию «космическая скорость». Простыми словами — это скорость, позволяющая любому объекту преодолеть тяготение небесного тела и их системы. Космические скорости используются для характеристики типа движения космического аппарата в сфере действия небесных тел: Солнца, Земли и Луны, других планет и их естественных спутников, а также астероидов и комет.
Это также значит, что космическая скорость есть у каждого объекта, который движется по орбите. Размер и форма орбиты космического объекта зависят от величины и направления скорости, которую данный объект получил на момент выключения двигателей, и высоты, на которой произошло данное событие.
Космическая скорость (первая v1, вторая v2, третья v3 и четвёртая v4) — это минимальная скорость, при которой какое-либо тело в свободном движении сможет:
- v1 — стать спутником небесного тела (то есть способность вращаться по орбите вокруг небесного тела и не падать на его поверхность);
- v2 — преодолеть гравитационное притяжение небесного тела и начать двигаться по параболической орбите;
- v3 — покинуть при запуске планету, преодолев притяжение Звезды;
- v4 — при запуске из планетной системы объект покинул Галактику.
Космические скорости могут быть рассчитаны для любого удаления от центра Земли. Однако в космонавтике часто используются величины, рассчитанные конкретно для поверхности шаровой однородной модели Земли радиусом 6371 км.
Первая космическая скорость
Первая космическая скорость или Круговая скорость V1 — скорость, которую необходимо придать объекту без двигателя, 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.
Формула
где G — гравитационная постоянная (6,67259·10−11 м³·кг−1·с−2), — первая космическая скорость. Подставляя численные значения (для Земли M = 5,97·1024 кг, R = 6 378 км), найдем
7,9 км/с
Первую космическую скорость можно определить через ускорение свободного падения —
Вторая космическая скорость
Вторая космическая скорость (параболическая скорость, скорость убегания) — наименьшая скорость, которую необходимо придать объекту (например, космическому аппарату), масса которого пренебрежимо мала относительно массы небесного тела (например, планеты), для преодоления гравитационного притяжения этого небесного тела.
Предполагается, что после приобретения телом этой скорости оно не получает негравитационного ускорения (двигатель выключен, атмосфера отсутствует).
Вторая космическая скорость определяется радиусом и массой небесного тела, поэтому она своя для каждого небесного тела (для каждой планеты) и является его характеристикой:
- для Земли вторая космическая скорость равна 11,2 км/с. Тело, имеющее около Земли такую скорость, покидает окрестности Земли и становится спутником Солнца.
- для Солнца вторая космическая скорость составляет 617,7 км/с.
- для Луны скорость убегания равна 2,4 км/с , несмотря на то, что в действительности для удаления тела на бесконечность с поверхности Луны необходимо преодолеть притяжение Земли, Солнца и Галактики.
Параболической вторая космическая скорость называется потому, что тела, имеющие вторую космическую скорость, движутся по параболе.
Формула
Для получения формулы второй космической скорости удобно обратить задачу — спросить, какую скорость получит тело на поверхности планеты, если будет падать на неё из бесконечности. Очевидно, что это именно та скорость, которую надо придать телу на поверхности планеты, чтобы вывести его за пределы её гравитационного влияния .
Третья космическая скорость
Третья космическая скорость — минимально необходимая скорость тела без двигателя, позволяющая преодолеть притяжение Солнца и в результате уйти за пределы Солнечной системы.
Только на космических кораблях, которым доступны такие скорости, принципиально могут быть осуществлены пилотируемые межзвёздные перелёты к планетным системам других звёзд.
Взлетая с поверхности Земли и наилучшим образом используя орбитальное движение планеты космический аппарат может достичь третей космической скорости уже при 16,6 км/с относительно Земли, а при старте с Земли в самом неблагоприятном направлении его необходимо разогнать до 72,8 км/с.
Здесь для расчёта предполагается, что космический аппарат приобретает эту скорость сразу на поверхности Земли и после этого не получает негравитационного ускорения (двигатели выключены и сопротивление атмосферы отсутствует). Если к тому же учесть притяжение других планет, которое может как ускорить, так и притормозить аппарат, то диапазон возможных значений 3-й космической скорости станет еще больше.
При наиболее энергетически выгодном старте скорость объекта должна быть сонаправлена скорости орбитального движения Земли вокруг Солнца. Орбита такого аппарата в Солнечной системе представляет собой параболу.
Четвёртая и пятая космическая скорости
Четвёртая космическая скорость — минимально необходимая скорость тела без двигателя, позволяющая преодолеть притяжение галактики Млечный Путь. Она используется довольно редко.
Четвёртая космическая скорость не постоянна для всех точек Галактики, а зависит от расстояния до центральной массы.
Для нашей галактики таковой является объект Стрелец A*, сверхмассивная чёрная дыра.
По грубым предварительным расчётам в районе нашего Солнца четвёртая космическая скорость составляет около 550 км/с. Значение сильно зависит не только (и не столько) от расстояния до центра галактики, а от распределения масс вещества по Галактике, о которых пока нет точных данных, ввиду того что видимая материя составляет лишь малую часть общей гравитирующей массы, а все остальное — скрытая масса.
Ещё реже в некоторых источниках встречается понятие «пятая космическая скорость». Это скорость, позволяющая добраться до иной планеты звездной системы вне зависимости от разности плоскостей эклиптики планет. Например, для Солнечной системы и, конкретно, для Земли, чтобы орбита межпланетного перелета была перпендикулярной к земной орбите, нужна скорость запуска 43,6 километра в секунду.
Видео
Источник