Космические скорости. Межпланетные перелёты. Космическая скорость — критическая скорость движения космических объектов в гравитационных полях небесных тел и их систем: Солнца, Земли и Луны, других планет и их естественных спутников, а также астероидов и комет. В современной астрономии выделяют 4 космические скорости. Первая космическая скорость – круговая скорость – Скорость, которую надо придать объекту без двигателя, пренебрегая сопротивлением атмосферы и вращением планеты, чтобы вывести его на круговую орбиту с радиусом, равным радиусу планеты. Первая космическая скорость– это минимальная скорость, при которой тело, движущееся горизонтально над поверхность планеты, не упадет на нее, а будет двигаться по круговой орбите. Первая космическая скорость – это минимальное значение горизонтальной скорости над поверхностью Земли, которое нужно придать летательному аппарату для вывода на круговую орбиту. Если говорить проще, то первая космическая скорость, то это показатель, скорости который нужен для вывода космического корабля или другого объекта в космос. Первая космическая скорость равна 7,91 км/с. Впервые данный показатель скорости, был достигнут советским аппаратом «Спутник» 4 октября 1957 года, при этом был выведен первый в истории космонавтики искусственный спутник Земли. "Спутник-1" первый космический аппарат достигший первой космической скорости. Нужно отметить, что с увеличением высоты над поверхностью Земли, показатель первой космической скорости уменьшается. Так уже на высоте в 100 километров (начало космоса) показатель первой скорости будет равен 7 844 м/с. Это объясняется снижением силы Земного притяжения. "Спутник-1" первый космический аппарат достигший первой космической скорости
Вторая космическая скорость – она же скорость освобождения или убегания – это показатель ускорения космического аппарата относительно Земли или другого космического тела, которое нужно придать для преодоления гравитационного в притяжения. Если говорить проще – вторая космическая скорость это ускорение, которое позволяет преодолеть притяжения космического тела, с которого был осуществлен запуск. К примеру, вторая космическая скорость позволяет преодолеть притяжения Земли и покинуть замкнутую околоземную орбиту. Вторая космическая скорость – параболическая скорость (тело движется по параболе), скорость убегания – наименьшая скорость, которую необходимо придать объекту (космическому аппарату), масса которого пренебрежимо мала относительно массы небесного тела (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 является характеристикой каждого небесного тела. Земля – v = 11,2 км/с – тело покидает окрестности Земли и становится спутником Солнца Солнце - v = 617,7 км/с Вторая космическая скорость для нашей планеты равна 11,2 км/с. Для каждого космического тела данный показатель будет отличатся в зависимости от его силы притяжения. К примеру, для Солнца показатель второй космической скорости будет равен 617,7 км/с. Космические корабли, получившие ускорение равное второй космической скорости автоматически становятся спутниками не Земли, а Солнца. Если космический аппарат вертикально запустить с Земли и придать ему второй космической скорости, то он никогда не начнет падать обратно. Впервые вторую космическую скорость, смог достичь, советский аппарат «Луна-1» в январе 1959 года. Аппарат "Луна-1" - первый в мире, который смог достичь второй космической скорости.
Третья космическая скорость – это минимальный показатель ускорения космического аппарата, который необходимо достичь для преодоления гравитационного притяжения не только Земли, но и Солнца. Третья космическая скорость – параболическая скорость (тело движется по параболе) – наименьшая скорость, которую необходимо придать объекту (космическому аппарату) без двигателя, для преодоления гравитационного притяжения Солнца и позволяющая уйти за пределы Солнечной системы в межзвездное пространство. Взлетая с поверхности Земли и наилучшим образом используя орбитальное вращение планеты космический аппарат может достичь третьей 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. Предполагается, что космический аппарат приобретает эту скорость сразу на поверхности Земли и после этого не получает негравитационного ускорения (двигатели выключены, атмосфера отсутствует). 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 (скорость убывает к нулю асимптотически) Впервые третью космическую скорость, достигнул космический аппарат «Новые горизонты». Покидая Землю, аппарат достиг скорости в 16,26 км/с. Относительно Солнца скорость была равна 45 км/с. Третья космическая скорость была достигнута за счет гравитационного маневра вокруг Юпитера, что прибавило 4 километра к скорости. КА "Новые горизонты" - первый аппарат достигший третью космическую скорость
Четвертая космическая скорость — это скорость, требуемая для того, чтобы покинуть галактику. В современной астрономии четвертой космической скоростью принято считать ускорение, летательного аппарата или другого тела, которое позволяет преодолеть силу притяжения галактики. Ученые говорят, что четвертая космическая скорость не является постоянной величиной. Для каждого участка галактики она будет иметь разное значение. Четвертая космическая скорость в пределах нашей Солнечной системы примерно равна 550 километрам в секунду. Но это и это относительный показатель, который зависит не только от расстояния к центру галактики, но и от перераспределения вещества – скрытая масса. Наше Солнце двигается вокруг центра Млечного пути со скоростью 217 км/с. Если бы этот показатель увеличить в 3 раза, то Солнце могло бы покинуть состав галактики. Значительный импульс ускорения могут получить звезды, находящиеся вблизи сверхмассивной черной дыры в центре Млечного пути. Иногда они могут разгонятся до 4000 км/с и вылетать с центра галактики как «пушечные ядра». Полет к Фобосу
Межпланетные космические полёты (межпланетные путешествия) — путешествия между планетами, как правило, в пределах одной планетной системы. В практике человечества понятие космических полетов такого типа означают реальные и гипотетические перелёты между планетами Солнечной системы. Составная часть гипотетических проектов колонизации космоса человечеством. Первым космическим аппаратом, достигшим поверхности Луны, была советская автоматическая межпланетная станция "Луна-2", которая 14 сентября 1959 г совершила жесткую посадку на поверхность Луны в районе Моря Ясности, вблизи кратеров Аристал, Архимед и Автолик. Первым космическим аппаратом, совершившим мягкую посадку на поверхность Луны, стал спускаемый аппарат советской автоматической межпланетной станции "Луна-9". Он совершил посадку 3 февраля 1966 г. в Океане бурь, западнее кратеров Рейнер и Марий в точке с координатами 7°08' с.ш. и 64°22’ з.д. Первым автоматическим самоходным аппаратом, доставленным на поверхность другого небесного тела, Стал советский аппарат "Луноход-1. За время работы "Лунохода-1" (с 17 ноября 1970 г. до 4 октября 1971 г.) была детально обследована лунная поверхность на площади 80 тыс. м2, было получено более 200 панорам и свыше 20 тыс. снимков поверхности. Первыми людьми, ступившими на поверхность другого небесного тола, стали американские астронавты Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин. 20 июля 1969 г. в 20 часов 17 минут 42 секунды по Гринвичу лунная кабина "Орел" с астронавтами на борту совершила мягкую посадку на поверхность Луны в Море Спокойствия, в точке с координатами 0°41'15" с.ш. и 23°26’ в.д. 21 июля 1969 г. в 2 часа 56 минут 20с. Нейл Армстронг первым из землян ступил на лунную поверхность. Дистанционно управляемые космические зонды были запущены на все планеты Солнечной системы от Меркурия до Нептуна. Зонд Dawn (Рассвет) в настоящее время на орбите карликовой планеты Церера. Самый далекий космический аппарат "Вояджер-1", который, все-таки покинул Солнечную систему. Космические зонды которые были запущены на орбиту вокруг всех пяти планет, известных с древности предоставили ценную научную информацию о планетах и их спутниках. Луноход -1 Период работы на Луне 17.11.1970 – 04.10.1971 АВТОМАТИЧЕСКАЯ МЕЖПЛАНЕТНАЯ СТАНЦИЯ НАСА JUNO « юнона »
И " Роскосмос ", и NASA заявляли, что в скором будущем построят космические корабли с новыми двигателями, и они смогут преодолеть расстояние до ближайших планет, а, может быть, и звезд. Что мешает? И какие проблемы нужно решить? Скорость. Самые быстрые космические корабли будут лететь до ближайшей звезды миллионы лет. Ракеты на химическом топливе могут увеличить скорость в два-три раза, но этого тоже недостаточно. Топливо. Сегодня все ракеты на химическом топливе. Существуют теоретические разработки двигателей на ядерном, термоядерном топливе и даже на антивеществе и темной материи. Однако дальше теории пока не пошло. Радиация. Все нынешние полеты находятся под защитой магнитного поля Земли от радиации. Полеты на Луну также относительно безопасны. Облучение радиацией в межпланетном и межзвездном пространстве может быть в десятки и в сотни раз больше, чем на орбите МКС. И предсказать ее интенсивность невозможно. Низкая гравитация. Невесомость для человека – смертельно опасна. Длительный полет – это ускоренное старение организма, потеря костной ткани и деградация сердечно-сосудистой системы. Психология. Не менее серьезным испытанием для человека может быть длительная изоляция и отсутствие гарантий возвращения. Многие проекты межпланетных путешествий, экспедиций на Марс с экипажем так и не были реализованы из-за этических соображений, несмотря на техническую готовность. Если и есть добровольцы, согласные на путешествие в один конец ради науки, то вряд ли найдется тот, кто запустит экипаж на верную смерть. МКС
