Продолжаем отвечать на вопросы, которые нам присылают наши читатели.
Доброго времени суток. Читал недавно о сверхвысоком парашютном прыжке Феликса Баумгартнера. Он прыгнул с парашютом с высоты 39 километров и успешно приземлился. Почему же тогда спутники сходящие с орбиты и метеориты сгорают в атмосфере — ведь выше 39 километров воздух еще более разрежен и сопротивление должно быть меньше. Еще я читал, что немецкие ракеты Фау-2, которые долетали до границы космоса падали на землю не сгорая. Что-то тут не так.
Замечательный вопрос, давайте разбираться вместе.
Немецкие ракеты V2 действительно достигали космоса уже в 40-х годах прошлого столетия. При вертикальном запуске V2 достигала скорости около 9000 км/ч после чего горючее кончалось, ракета замедлялась и останавливалась, а затем падала вертикально вниз. При этом V2 не сгорала при падении. Ну разве что если бы упала на склад с горючим.
Когда объект падает с большой высоты, скажем со 100 километров — скорость, которую он развивает недостаточна для того, чтобы сгореть от трения об атмосферу, при условии, что начальная скорость объекта относительно Земли равна нулю.
Прыжок Феликса Баумгартнера в этом смысле принципиально не отличался от падения ракеты V2. Он просто поднялся вертикально над поверхностью Земли и прыгнул вниз. При этом в момент начала прыжка его скорость относительно Земли была нулевой.
Так во время падения Феликс развил максимальную скорость 1357.6 км/ч. Для сравнения пассажирские самолёты летают со скоростью около 900 км/ч и способны при необходимости разгоняться до 1000 км/ч, а сверхзвуковые самолёты Конкорд и Ту-144 могут летать чуть ли не в два раза быстрее, чем падал Феликс.
Почему же сгорают метеориты и спутники?
Космические аппараты находящиеся на орбите движутся относительно Земли гораздо в десятки раз быстрее, чем максимальная скорость достигнутая Баумгартнером. Так, к примеру, орбитальная скорость МКС составляет около 27500 км/ч или примерно 7.6 км/с.
Что касается метеоритов, то их скорость входа в атмосферу может быть практически любой — всё зависит от векторной суммы скоростей Земли и метеорита в момент входа метеорита в атмосферу. Для подавляющего большинства метеоритов эта скорость намного превышает орбитальные скорости космических аппаратов.
Входя в плотные слои атмосферы на огромной скорости что метеориты, что космические корабли, что падающие спутники испытывают сильнейшее трение о воздух. Огромная кинетическая энергия преобразуется в тепловую, что и является причиной сгорания в атмосфере.
Если бы космический аппарат мог в течение нескольких минут сбросить процентов 90 этой скорости, то он смог бы упасть на Землю и не сгореть в атмосфере, в таком случае космическим кораблям не понадобились бы например тепловые щиты или абляционные покрытия, которые защищают спускаемые аппараты от огромных температур.
Однако для торможения с орбитальных скоростей до скоростей позволяющих войти в атмосферу и не сгореть нужно очень много горючего. Не настолько много, сколько требуется чтобы вывести космический корабль на орбиту, но сравнимо с этим. Горючему чтобы гореть нужен окислитель, который тоже имеет массу.
Читайте также: Почему астрология — это лженаука?
Все это нужно вывести на орбиту вместе с кораблём. В итоге космический корабль умеющий тормозить на орбите будет стоит баснословных денег. Практического смысла в таком проекте нет.
Авторы: кандидат технических наук Александр Петров, астрофизик Фёдор Карасенко
Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube. Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!