A medida que nos alejamos de la Tierra: una breve guía para entrar en órbita Bashny.Net

Habre Recientemente hubo noticias sobre el proyecto de construcción de un ascensor espacial . Para muchos, parecía ser algo fantástico e increíble, como un enorme кольца de Halo o сферы Dyson. Pero el futuro está más cerca de lo que piensas, escalera al cielo es muy posible, y tal vez incluso lo verá en mi vida.
Ahora voy a tratar de mostrar por qué no podemos salir a comprar un boleto, "Tierra-Luna" en el precio del billete "Moscú-Peter", como vamos a ayudar a levantar y para que se llevará a cabo para no caer al suelo.

Desde el principio, el desarrollo de los ingenieros de cohetes de combustible fueron dolor de cabeza. Incluso en el combustible de misiles más moderna toma algún lugar 98% de la masa de la nave.
Si queremos pasar a los astronautas en la bolsa de pan de jengibre ISS peso 1 kg i>, entonces tomaré, en términos generales, 100 kilogramos de propelente i>. Booster desechable, y sólo regresará a la Tierra en forma de escombros quemados. Camino de conseguir pan de jengibre. La masa de la nave es limitado, y por lo tanto la carga útil por una vez está estrictamente limitado. Cada lanzamiento requiere gastos.
Y si queremos volar en algún lugar más allá de la órbita de la Tierra?

Los ingenieros de todo el mundo se sentaron y empezaron a pensar: lo que debería ser una nave espacial para llevar en él más, y volar en
?

¿Dónde cohete volará? H4> Si bien los ingenieros pensaron que sus niños han encontrado un poco de nitrato y de cartón y empezaron a juguetear cohete de juguete. Estos misiles no podían llegar hasta el techo de los edificios altos, pero los niños estaban felices. Luego vino la idea muy inteligente: "vamos a natolkaem más nitrato en el cohete y que volará por encima»
. Pero lo anterior no es cohete voló, como ha llegado a ser demasiado pesada. Ni siquiera podía conseguir de la tierra. Después de algunos niños de experimentación encontraron la cantidad óptima de nitrato en el que el misil vuela por encima de todo. Si añade más masa del cohete de combustible empuja a bajar. Si menos - combustible termina antes
.
Los ingenieros también pronto se dieron cuenta de que si queremos verter más combustible, y por lo tanto el empuje debe ser mayor. Opciones para aumentar la gama un poco:

para aumentar la eficiencia del motor a las pérdidas de combustible eran mínimas (сопло Laval ) para aumentar el impulso específico del combustible a la masa de combustible al igual empuje fue más todas las vías cohetes i> se calcula con cuidado, y el combustible en un cohete acosté mínimo. Al mismo tiempo, la utilización activa de la gravedad utilizando los cuerpos celestes y las fuerzas centrífugas. Los astronautas después de la misión no dice "chicos en un tanque de combustible aún dejaba un poco, vamos a volar a Venus».

Pero la forma de determinar la cantidad de combustible que necesita para cohete cayó en el océano con un tanque vacío, y voló a Marte?

La velocidad de escape h4> Niños, también, trató de hacer un cohete de volar más alto. Incluso apoderado de un libro de texto sobre la aerodinámica, leer acerca de las ecuaciones de Navier-Stokes, pero no entendía nada y sólo adjunta un cohete señaló nariz.
Aprobada por su viejo amigo Hottabych y se preguntó lo que los chicos están tristes.
- Oh, abuelo, si tuviéramos un cohete con combustible infinito y bajo peso, probablemente voló al rascacielos, o incluso a la cima de la montaña
. - No te preocupes, Costa Ibn Eduard - Hottabych respondió, tirando el último pelo -. Dejar que el combustible del cohete es interminable
Cabritos alegres lanzan misiles y esperaron su regreso a la tierra. El cohete voló hasta el rascacielos, y hasta la cima de la montaña, pero no se detuvo y voló hasta perderse de vista. Si se mira hacia el futuro, entonces el cohete abandonó la tierra, voló fuera del sistema solar, nuestra galaxia, y voló a velocidad sub-luz a la conquista de la inmensidad del universo.

Los niños se sorprendieron, ya que es su pequeño cohete era capaz de volar hasta el momento. Después de todo, la escuela, dijo que con el fin de no caer a la Tierra, la velocidad no debe ser menor que el segundo espacio (11, a 2 km / s). Es su un pequeño cohete podría desarrollar tal velocidad?
Pero sus padres son ingenieros explicaron que si el cohete suministro infinito de combustible, que será capaz de volar en cualquier lugar, si hay más fuerza de tracción de la gravedad y la fricción fuerzas. Dado que el misil puede volar, la tracción suficiente, y en el espacio ultraterrestre, incluso más fácil.

La velocidad de escape - esto es no de velocidad, que debe ser misiles y la bola i> de la superficie de la tierra, que no iba a volver sobre el mismo. En el lanzamiento, a diferencia de la pelota, tener motores. Para ello es importante, no la velocidad, y momento total i>.
La parte más difícil para los misiles - para superar la parte inicial de la ruta. En primer lugar, la gravedad en la superficie es más fuerte. En segundo lugar, la atmósfera densa cerca de la Tierra, donde muy caliente i> volar a tales velocidades. Y propulsores arcjet trabajando en ella menos de vacío. Así que ahora vuela en un cohete de múltiples etapas, la primera etapa consume rápidamente su combustible y se separa, y se iluminó la nave vuela a los otros motores.

Konstantin Tsiolkovsky estado pensando en este problema, y ​​se acercó con космический Levante (en 1895). Por encima de él, entonces, por supuesto, se echó a reír. Sin embargo, se rieron de él, y debido a los cohetes y satélites y estaciones espaciales, e incluso consideramos que no es de este mundo, "tenemos más coches no se inventaron hasta el final, y él iba en el espacio».
A continuación, los científicos concebidos y imbuidos volaron un cohete lanzado el satélite, construido cerca de las estaciones orbitales, en el que la gente colonizada. Por encima de Tsiolkovsky nadie se ríe, por el contrario, es muy respetado. Y nanotubos de grafeno de alta resistencia cuando se abre piensan seriamente en la "escalera al cielo».

¿Por qué los satélites no se caen? H4> Todo el mundo sabe acerca de la fuerza centrífuga. Si la bola rápido giro en una cuerda, que no se caiga al suelo. Vamos a tratar de desplegar rápidamente la pelota y, luego, gradualmente, reducir la velocidad de rotación. En algún momento se va a dejar de girar y caer. Esta es la velocidad mínima a la que la fuerza centrífuga va a equilibrar la fuerza de gravedad de la tierra. Si activa la pelota más rápido, más fuerte tensión de la cuerda se produce (y en algún momento va a estallar).
Entre la Tierra y los satélites también tienen "cuerda" - la gravedad. Pero a diferencia de la cuerda ordinaria no puede estirarse. Si la "vuelta de tuerca" compañero más rápido de lo necesario, que "se baja" (y voy a entrar en una órbita elíptica, o incluso volar). Cuanto más cerca el satélite al suelo, más rápido es necesario "giro". Bola en una cuerda corta también se vuelve más rápido que el tiempo.
Es importante recordar que orbital (lineal) la velocidad del satélite - esto es no velocidad relativa a la superficie de la tierra puntos en el ecuador de la tierra i>, por cierto, 465 m / s (la Tierra gira como afirmaron terco Galileo).
De hecho, por un gol en cadena y no calculado para la velocidad lineal y angular de satélite (el número de veces por segundo hace que el cuerpo).
Por lo tanto, si usted encuentra una órbita que la velocidad angular del satélite y la superficie del suelo será el mismo, entonces el satélite se colgará más de un punto en la superficie. Tal órbita encontró y se llama геостационарная órbita (OSG). Satélites colgar inmóvil por encima del ecuador, y la gente no tenga que girar el plato y "señal de captura».

el Beanstalk h4> ¿Qué pasa si el cable de tracción con un satélite como en el suelo, ya que se cierne sobre un punto? Al otro extremo de la atadura de carga satélite, la fuerza centrífuga aumentará y mantendrá y vía satélite, y la cuerda. Después de todo, no dejar caer la bola cuando es bueno para relajarse. A continuación, puede aumentar en esta cuerda cargas directamente en órbita, y olvidar como un mal sueño del cohete de múltiples etapas kilotones zhruschy combustible a baja capacidad de carga.
La velocidad de movimiento de la atmósfera en la carga será pequeño, entonces no se calienta, en contraste con el misil. Y la energía requerida para levantar menos, como un punto de apoyo.

El principal problema - la masa de la cuerda. Antes de la órbita de la Tierra geoestacionario 35.000 kilometros i>. Si se cuelga en la órbita geoestacionaria línea de pesca de acero i> 1 mm de diámetro, su masa será de 212 toneladas (y debe tirar mucho más para contrarrestar levantar la fuerza centrífuga). Sin embargo, debe soportar el peso, y el peso de la carga.
Afortunadamente, en este caso un poco de ayuda lo que el maestro para los estudiantes de física a menudo criticado: peso y peso - cosas diferentes. Cuanto más se extiende la cuerda desde el suelo, más se pierde peso. A pesar de la resistencia específica de la cuerda todavía ser enorme.
Con los nanotubos de carbono ingenieros esperan. Ahora una nueva tecnología, y no podemos torcer estos tubos en una larga cuerda. Y es imposible de lograr su fuerza máxima de diseño. Pero, ¿quién sabe lo que sucederá después?

Fuente: habrahabr.ru/post/238271/