80 лет назад первая ракета полетела в космос: как они работают сейчас

В июне 1944 года немецкая ракета Фау-2 стала первой в мире, которая была запущена в космос. За последующие десятилетия люди экспериментировали с разными конструкциями, чтобы вывести аппараты на орбиту и запустить их еще дальше в глубокий космос. Сейчас продолжается создание новых космических ракет, а потому важно понимать, как они работают, пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Важно понимать, что любой объект, имеющий массу, имеют тенденцию сопротивляться приведению его в движение. Но если объект оказывается в движении, то он продолжит двигаться до тех пор, пока он не ощущает трения или сопротивления. То есть объект будет двигаться по инерции. Не стоит забывать и о третьем законе Ньютона, который гласит, что каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Вместе они составляют теоретическую основу для любого запуска космической ракеты.

Чтобы ракеты оторвалась от земли и попала в космос, она должна двигаться быстро. Например, для пересечения линии Кармана, то есть своеобразной границы, где начинается космос на высоте 100 км, ракета должна иметь скорость примерно 3500 км/час или почти 1 км в секунду. Чтобы ракета попала на орбиту и оставалась там, то нужно ее ускорить. Скорость, необходимая для пребывания на низкой околоземной орбите, составляет примерно 8 км/с. Чтобы навсегда преодолеть гравитационное влияние Земли ракете нужно двигаться еще быстрее. Эта скорость составляет не менее 11,2 км/с или примерно 40 тысяч км/час.

Независимо от того, какую скорость нужно набрать, нужно создавать тягу. Тяга зависит от скорости выхлопных газов и массы газа, выбрасываемого в секунду. Поэтому нужно перейти от принципов физики к химии взрывов. Проще говоря, это экзотермическая реакция, при которой выделяется тепло и энергия. Это то, что приводит в действие обычные двигатели внутреннего сгорания. Для работы ракетного двигателя нужны топливо, окислитель и источник воспламенения.

Чаще всего в качестве окислителя используют жидкий кислород. Но ракетное топливо бывает разным. Например, ракеты серии Falcon компании SpaceX используют в качестве топлива ракетный керосин, а ракета Starship той же компании – метан. Ракета NASA под названием Space Launch System и ракета Ariane 6 Европейского космического агентства используют в качестве топлива жидкий водород.

Но балансировать ракету тонкую и высокую ракету, с тягой, исходящей снизу – это все равно что балансировать карандаш на пальце. Поэтому нужна гибкость. Гибкость достигается за счет наличия подвижных сопел двигателя, а также других элементов конструкции, таких как плавники. Когда ракета начинает бесконтрольно вращаться, это означает, что эти системы не работают, и ракета либо вот-вот взорвется сама, либо этот взрыв спровоцируют инженеры на земле.

У космических ракет есть одна общая черта: они имеют ускорители. Но они нужны не всем ракетам, потому что не каждой из них нужно создавать одинаковую тягу. Еще одной важной характеристикой ракет является то, что они обычно состоят из двух или более ступеней. Здесь важно снова вспомнить об инерции. Чем больше масса объекта, тем больше нужно тяги для достижение желаемой скорости. Но чем больше нужно тяги, тем больше нужно топлива. Поэтому происходит отделение ступеней ракеты, которые уже выполнили свою функцию во время полета. Но в некоторых космических ракетах, как у ракет SpaceX, первые ступени можно использовать повторно. В других случаях повторно используется только капсула, в которой находится груз или экипаж.

Фокус уже писал о том, есть ли тектоника плит на других планетах, кроме Земли. Поверхность Земли разделена на большие плиты, которые трутся друг о друга, вызывая землетрясения и извержения вулканов.

Также Фокус писал о том, что одна из планет Солнечной системы прячет слой алмазов и его толщина составляет несколько километров. Эта планета мастерски запрятала свои сокровища под слоем неприметного графита.