Деякі з наших друзів, які є членами клубу астрономії Back Bay у Вірджинії-Біч, штат Вірджинія, часто чують питання "Чому літак не може просто літати в космосі? Навіщо потрібні ракети?"

літати

Ну, більшу частину часу повітря може здаватися не зовсім реальною речовиною, такою як вода, дерево або метал. Але коли вітер дме так сильно, що може збити вас, повітря здається безперечно реальним. Якщо задуматися, ми можемо почати розуміти, наскільки ця концепція необхідна для експлуатації літаків.

Літаки можуть літати, оскільки повітря, яке рухається під їх крилами, досить сильне, щоб утримати їх на плаву. Якби ви змогли вирізати зріз з крила літака, ви могли б побачити, що воно кругле спереду, вигнуте зверху, загострене ззаду і плоске знизу. Коли двигуни літака штовхають крило вперед, повітря рухається вище і нижче крила. Оскільки верх крила вигнутий, а низ рівний, повітря, що проходить над вершиною, повинен рухатися трохи більше, ніж повітря, що проходить знизу. Отже, молекули повітря у верхній частині знаходяться на дещо більшій відстані, завдяки чому повітря у верхній частині стає трохи рідшим, а тиск у верхній частині крила трохи меншим, ніж тиск у верхній частині. І що тоді трапляється? Крило підштовхується повітрям під крилом.

Великі пасажирські літаки не можуть літати на висотах, що перевищують приблизно 12 кілометрів (7,5 миль). Вище цієї висоти повітря занадто розріджене, щоб забезпечити достатній підйом. Деякі спеціальні і дуже швидкі літаки можуть літати, можливо, удвічі більше, ніж висота, хоча повітря лише щільним приблизно на 1/50, ніж на поверхні Землі. І дуже повільний спеціальний літак під назвою Геліос пролетів понад 96000 футів, що набагато перевищує висоту будь-якого іншого літака. На висоті 96000 футів повітря лише на 1/100 настільки щільне, як на рівні моря. Повітря стає тоншим і рідшим, чим вище ви стаєте, поки повітря майже не залишиться. Іншими словами, там практично є порожнеча.

Навіть найкоротший космічний корабель на орбіті навколо Землі знаходиться приблизно в 200 кілометрах (125 миль) над поверхнею Землі, набагато вище того густого повітря, до якого ми звикли. Однак більшість супутників на орбіті навколо Землі знаходяться на набагато більших висотах, щоб робити свою роботу. Деякі з цих завдань включають передачу телефонних та телевізійних сигналів з однієї частини Землі в іншу, спостереження за кліматом Землі та тривалими змінами клімату, фотографування мінливої ​​поверхні Землі та вивчення забруднення Землі.

Щоб дістати космічний корабель навіть до найнижчої орбіти Землі, потрібно використовувати ракету. То чим ракета відрізняється від літака?

Щоб дістати космічний корабель навіть до найнижчої орбіти Землі, потрібно використовувати ракету. То чим ракета відрізняється від літака?

Ракети не залежать від повітря, навіть не спалюючи палива. Ракети використовують два із трьох основних законів природи, які були відкриті великим вченим Ісааком Ньютоном наприкінці XVII ст. Один із цих законів, який називається третім законом Ньютона, говорить, що для кожної дії існує рівний реакція і протилежна. Цей закон пояснює, що відбувається, коли ви підриваєте повітряну кулю, а потім відпускаєте її, не зав'язуючи вузла. Повітря викидається з гирла повітряної кулі, і це штовхає повітряну кулю в зворотному напрямку. Цей закон також говорить нам, що для побудови потужної ракети нам потрібно на високій швидкості викинути багато матеріалу в протилежному напрямку, в який ми хочемо, щоб ракета рухалася. Саме цього досягається конструкція ракетного двигуна. Більшість ракет використовують високошвидкісні вихлопні гази, що утворюються при спалюванні ракетного палива, для руху вгору та подалі від поверхні Землі.

Як і все інше, що горить, ракетне паливо не може горіти без кисню. Отже, як ракетне паливо згоряє у вакуумі космосу? Ракета несе власний кисень у резервуарах і змішує його з паливом безпосередньо перед тим, як спалити.

Ракети не тільки роблять можливим дослідження космосу, але вони також дозволяють нам досліджувати нашу власну планету такими способами, які ми ніколи не могли б зробити, навіть з літака.