Насправді траєкторія є важливою частиною польоту.
Для виходу в космос астронавти використовують хитрий прийом / фото – SpaceX
Під час запуску в космос ракети злітають вертикально в небо, але через деякий час вони не залишаються у вертикальному положенні. У міру набору висоти ракети починають вигинатися і летять майже паралельно Землі.
У BGR пояснили, чому ракети під час запуску летять по кривій траєкторії, а не прямо вгору. Насправді це важлива частина польоту, а паливо тут має велике значення.
У виданні зазначили, що ракети, як і інші літальні апарати, борються з силою тяжіння. Для початкового зльоту їм потрібна максимальна тяга, тому вони стартують вертикально.
На початковому етапі витрачається величезна кількість палива. Якщо ракета залишатиметься в повністю вертикальному положенні занадто довго, запас палива буде вичерпано. Тому ракетам необхідно змінювати траєкторію, щоб економити паливо, протистояти силі тяжіння і вийти на орбіту.
Як тільки ракети проходять через найщільніші шари атмосфери, де сила тяжіння максимальна, вони змінюють траєкторію, щоб використовувати її. Це називається гравітаційним маневром.
У виданні додали, що сила тяжіння Землі тягне об’єкти до свого центру. Обертаючись доти, доки важча сторона не опиниться зверненою до землі, ракети можуть збільшити своє прискорення, використовуючи силу тяжіння замість палива, щоб вийти на орбіту.
На орбіті горизонтальне прискорення космічного апарата і сила тяжіння врівноважують одне одного, що по суті означає нескінченне падіння, але без досягнення землі.
Найпотужніші космічні ракети
Раніше в Wion розповіли про найпотужніші космічні ракети в історії. Super Heavy від компанії SpaceX генерує тягу в 74,28 мільйона ньютонів.
Більше того, у поєднанні з другим ступенем загальна тяга ракети Starship від SpaceX може перевищувати 129 мільйонів ньютонів.
Це бажано розуміти.
Гравітація завжди тягне вниз
Якщо ракету просто підняти вертикально, вона буде постійно тягнута вниз силою тяжіння. Щоб залишитися на орбіті, ракета не може просто «стояти» над поверхнею — вона повинна рухатися горизонтально достатньо швидко, щоб сила тяжіння була врівноважена центробіжною силою. Орбіта — це постійне падіння навколо Землі
Космічна орбіта — це по суті стан постійного падіння навколо планети. Щоб ракета вийшла на орбіту, їй потрібно набрати певну горизонтальну швидкість (для низької орбіти Землі — приблизно 7,8 км/с). Якщо ракета просто піднімається вертикально, вона ніколи не набере цієї горизонтальної швидкості.
Економія пального
Якщо ракета буде летіти строго вгору, щоб вийти на орбіту, вона мусить витратити дуже багато палива на боротьбу з гравітацією. Летячи по кривій траєкторії (так званий «гравітаційний нахил» або gravity turn), ракета використовує природне відхилення траєкторії під дією гравітації, що дозволяє економити паливо. Спочатку вона підіймається майже вертикально, щоб вийти з атмосфери, а потім поступово нахиляється в бік, набираючи горизонтальну швидкість.
Атмосфера і аеродинаміка
В атмосфері ракета теж зазнає опору повітря. Летячи кривою, вона зменшує час, коли висока швидкість поєднується з щільною атмосферою, що теж економить паливо і зменшує навантаження на конструкцію.
Проста ASCII-схема траєкторії ракети від старту до орбіти:
↑
| Ракета стартує вертикально
|
|
| * <-- ракета набирає горизонтальну швидкість
| *
| *
| *
| *
|*
--------+------------------> Земля
|
| Горизонтальна орбітальна траєкторія- Початкова частина вертикальна — вихід з атмосфери.
- Далі траєкторія поступово нахиляється вправо — набір горизонтальної швидкості.
- Кінцева частина майже горизонтальна — ракета рухається по орбіті навколо Землі.
За матеріалами https://www.unian.ua/ підготував провідний науковий співробітник музею, к.військ.н, С. Дружинін