Книга: Твиты о вселенной

34. Как ракета работает в космосе, когда нет ничего, что бы ее толкало?

34. Как ракета работает в космосе, когда нет ничего, что бы ее толкало?

Ключевой факт: в соответствии с третьим законом движения Ньютона, на каждое действие есть равная и противоположная реакция (противодействие).

Это, безусловно, верно, когда вы бежите. Ноги давят назад на землю (действие) и земля выталкивает вас вперед (реакция).

Но, вопреки ожиданиям, чтобы получить такую реакцию, необязательно отталкиваться от чего-то внешнего.

Представьте, что вы застряли на санках в середине прекрасного скользкого (без трения) катка. Как вы можете сдвинуться в сторону?

Предположим, в санях (аккуратно) сложены кирпичи. Толкните их один раз. Так же, как вы толкаете их прочь, они толкают вас назад (реакция). Сани движутся.

На этом построен принцип ракеты. Газы выбрасываются назад на высокой скорости. Ракета реагирует движением вперед. Совершается действие, порождающее реакцию. Все очень просто.

Так как ракета выбрасывает «реактивную массу», она становится легче; таким образом, ее выхлоп становится все более эффективным при движении ракеты вперед.

Эффект реактивного движения был впервые описан глухим русским учителем Константином Циолковским в его «ракетном уравнении».

Проблема: даже самое лучшее ракетное топливо не годится для того, чтобы поднять свой собственный вес плюс вес ракеты на орбиту Земли.

Решение Циолковского: создание многоступенчатой ракеты. Часть ракеты отбрасывается на определенной высоте. Ракета становится легче, и ей проще подняться на орбиту.

Использование одноразовых ракет подобно поездке на машине в городе и возвращению домой только с 4 шинами и рулем, поел чего необходимо заново построить автомобиль для следующей поездки.

НАСА выбрасывает большую часть Космического шаттла, и приходится заново его строить для каждого полета. Это одна из причин, почему каждый запуск стоит около $0,5 млрд.

Чтобы ракета работала наиболее эффективно — по крайней мере в космосе — нужна высокая скорость выхлопа благодаря чему потребуются меньшие массы топлива.

Сегодняшнее «химическое» топливо неэффективно. Альтернативная ракета будет использовать аннигиляцию материи и антиматерии.

Такой космический корабль будет обеспечивать громадный толчок для данной массы, поэтому вес топлива на борту будет минимальным.