Прошли даже ближе, чем летают геостационарные спутники.

На выходных посетил павильон Космос на ВДНХ. Помимо основных экспонатов мне понравился интерактивный стенд, на котором можно создавать различные варианты планет по массе составу атмосферы, количество воды, и т.д. и смотреть что будет с планетой.

Это натолкнуло меня на мысль, а как будут влиять параметры планеты на возможность полетов в космос.

Мы живем на земле, запускаем спутники, космонавтов. Для этого разгоняем космические аппараты почти по 8 км в секунду, что требует сжигания огромного количества топлива. А на Юпитере первая космическая скорость почти 43 км в секунду, в пять с лишним раз больше чем на Земле. Как я писал в предыдущем посте проблема квадрата скорости для кинетической энергии приведет к тому, что если уж совсем упрощать запуск космического аппарата с Юпитера потребует в 25 раз больше энергии чем с Земли. Это мы не учли, что из-за большей силы тяжести и сама ракета будет весить больше, и космический аппарат, да вся конструкция ракеты будет более массивной для обеспечения прочности. И это при том, что сила тяжести на юпитере всего в 2,4 раза больше чем на Земле. Теоретически для жизни на планете с такой силой тяжести не было бы особых проблем. И разумная жизнь могла бы существовать, наука развиваться, даже постройка самолетов не была бы нерешаемой задачей, но вот выход в космос для жителей такой планеты стал бы несбыточной мечтой. Они смогли бы в телескопы наблюдать за звездами, другими планетами, но так бы остались в пределах своего заточения.

Можно сказать, что нам повезло и мы находимся близко к пределу планетного ограничителя на полеты в космос. Кто знает, будь наша планета в 2-3 раза больше и для нас космос был бы закрыт.

Когда мы думаем о космических запусках, кажется: «Ну, сделайте двигатель помощнее — и всё!» Но проблема намного глубже и упирается в простую физику.

Чтобы вывести груз на орбиту, нужно разогнаться до первой космической скорости — примерно 7,9 км/с. А теперь самое неприятное: кинетическая энергия растёт как квадрат скорости.

То есть если увеличить скорость в 2 раза, энергия нужна уже в 4 раза больше. А энергия для ракеты — это топливо. Больше энергии → больше топлива → больше масса → снова больше топлива, чтобы тащить само топливо. Получается замкнутый круг. Именно поэтому ракеты такие огромные, а полезная нагрузка — крошечная по сравнению с общей массой.

А что насчёт «самолёта в космос»? Звучит красиво: взлетел с полосы, набрал скорость, и в космос. Но тут снова подстава от физики.
У реактивного двигателя энергия получается из топлива + кислорода из воздуха. Чем выше скорость, тем больше кинетическая энергия у воздуха, поступающего в двигатель. На больших скоростях энергия этого воздуха становится сопоставимой с энергией от сжигания топлива. Фактически двигатель больше тратит силы на торможение воздуха, чем получает тяги.

Поэтому «космические самолёты» пока остаются красивой фантастикой. Рабочее решение для выхода на орбиту — это многоступенчатые ракеты. Они сбрасывают ненужные баки и двигатели, чтобы облегчать конструкцию на каждом этапе.

Вот почему каждый запуск в космос — это борьба не только с гравитацией, но и с самой физикой скорости и энергии.