Запуск искусственных спутников Земли (сокращённо ИСЗ) и других космических аппаратов имеет огромное научное значение, так как позволяет изучать на больших высотах состав атмосферы, распространение электромагнитных волн, космические лучи и другие тайны космоса.
Для того чтобы ИСЗ двигался по круговой орбите вокруг Земли, ему необходимо сообщить в горизонтальном направлении скорость определённой величины. Какова величина этой скорости?
Сила, заставляющая ИСЗ обращаться вокруг Земли, - это сила тяжести Р = mg, действующая на спутник со стороны Земли. Эта сила обусловливает центростремительное ускорение, с которым спутник движется вблизи поверхности Земли по круговой орбите.
Таким образом, сила тяжести выполняет роль центростремительной силы:
mg = ? · mM/R2 = mv12 : R
откуда v1 = ?gr, или v1 = ?? · m/R, где М – масса Земли; R – её радиус (R = 6371 · 103 м).
v1 ? 7910 м/сек ? 7,9 км/сек
Эту скорость принято называть первой космической скоростью.
Все тела независимо от их массы могут стать искусственными спутниками Земли, если сообщить им горизонтальную скорость, равную первой космической скорости.
Круговая скорость ИСЗ убывает с высотой.
Например, на высоте 35 800 км скорость равна приблизительно 3 км/сек. Спутник на этой орбите будет иметь период обращения Т = 24 часа (так называемый суточный ИСЗ). Такой спутник будет обращаться вместе с Землёй в её суточном вращении, и для наблюдателя на Земле он будет казаться неподвижным.
На орбите Луны (r = 384 000 км) круговая скорость равна около 1 км/сек.
Если скорость спутника окажется больше круговой скорости или если она направлена под углом к местному горизонту, то спутник будет двигаться вокруг Земли по эллипсу, ближайшая к Земле точка которого - перигей - лежит в точке разгона, а удалённая - апогей - в диаметрально противоположной точке орбиты.
При увеличении скорости до 11,2 км/сек, которую называют второй космической скоростью, орбита спутника настолько будет вытянута и апогей будет настолько удалён от Земли, что при незначительном превышении этой скорости спутник удалится за пределы действия поля тяготения Земли. Орбита спутника при этом не будет уже замкнутой в поле Земли - спутник навсегда уйдёт в межпланетное пространство.
При запуске ИСЗ и космических ракет учитывают также суточное и годичное обращение Земли, причём стремятся запустить ракету-носитель в плоскости, проходящей через центр тяжести Земли.
Чтобы сообщить спутникам необходимые скорости, нужны для их запуска мощные многоступенчатые ракеты. Высокий уровень техники в Советском Союзе даёт возможность строить такие ракеты.?
4 октября 1957 г. в Советском Союзе был запущен первый в мире искусственный спутник.
12 апреля 1961 г. у нас был осуществлён первый запуск космического корабля «Восток» с человеком на борту. Пилотом корабля-спутника был лётчик-космонавт Герой Советского Союза Юрий Алексеевич Гагарин. Этот день навсегда войдёт в историю как начало эры освоения человеком космоса, как день триумфа творческого гения советского народа.
Подвиг Ю. А. Гагарина был повторен героями-космонавтами Г. С. Титовым, А. Г. Николаевым, П. Р. Поповичем, В. Ф. Быковским и другими советскими космонавтами.
На корабле «Восток-6» в июне 1963 г. длительный космический полёт совершила первая в мире женщина - советская героиня В. В. Терешкова.