Мы являемся заложниками Земли. Вселенная будоражит наши умы обилием мест в которых мы никогда не побываем... Однако если наш вид настроен серьезно и хочет просуществовать достаточно долго, то мы должны бежать из нашей тюрьмы. Но что же держит нас здесь ? Какой долг у нас перед Вселенной ?
Во Вселенной все, что с массой, притягивает другие вещи с массой. Мы назвали это явление "гравитация". Чем ближе Вы к большей массе, тем сильнее она действует. Этот эффект держит нас на Земле. Этот как заключение в гравитационном колодце. Конечно, это не буквально колодец, а просто удобная концепция, чтобы понять как это работает. Нахождение в этой тюрьме означает, что вы должны энергию гравитации. Но почему?
В нашей Вселенной вещи не хотят сами по себе менять свою скорость или направление. Для того, чтобы заставить их сделать это, вы должны расходовать энергию. Миллиарды лет назад гравитационное притяжение триллионов частиц пыли вращались вокруг нашего Солнца, пока они не сформировали планету. Этот процесс тратил энергию и создавал гравитационный колодец, частью которого теперь являемся мы) Чем глубже Вы находитесь внутри этого колодца, тем больше энергии Вы должны гравитации. Если у Вас нет способа получить достаточное количество энергии, то Вы не сможете сбежать, несмотря ни на что. Потому что абсолютно все Ваши атомы когда-то были частью пыли, на которую Вселенная затратила энергию, чтобы собраться в этом месте.
Чтобы попасть в космос, нам необходимо пройти через сложный процесс обмена энергией. Люди для этого научились строить машины с отрицательной потенциальной энергией. Известную под более скучным названием "ракета". Они работают, используя самые энергичные химические реакции известные людям. С помощью преобразования химической энергии в кинетическую мы увеличиваем нашу гравитационную потенциальную энергию. Выходя на орбиту ракета теряет много энергии на тепло, выхлопные газы и сопротивление атмосферы. Поэтому мы не можем просто взять кучу радиоактивного вещества, близкого у нашей полезной нагрузке и полететь. Нам необходимо контролируемое горение, которое очень сложное и оно делает наши ракеты очень тяжелыми, а как мы знаем, чем больше масса, тем больше необходимо затратить энергии для движения.
Так мы приходим к тому, что для полета тяжелой ракеты необходимо большой запас топлива, а для запаса топлива необходимо место (сама ракета) и так повторяется много раз. Наша полезная нагрузка составляет маленькие доли от массы самой ракеты. Так для транспортировки 10 тонн груза, необходима ракета массой в 800 тонн. На так же ракета имеет ограничения на максимальную массу, иначе она не взлетит. То есть не получится сделать баки с топливом размером с город, чтобы улететь до дальних звезд.
Если Вам казалось, что достаточно выбраться в космос, то спешу Вас огорчить, Вы еще не вырвались из гравитационного колодца. Остаться в космосе намного сложнее, чем попасть туда. Чтобы была возможность остаться ракета должна достичь низкой околоземной орбиты. Для этого потребуется на высоте 100км примерно 8 км/с! Здесь на помощь людям приходит один трюк. Двигаться нужно в сторону, а не вверх) Тк Земля представляет собой шар, то если двигаться в сторону достаточно быстро (даже если вы падаете) Земля будет двигаться под вами. Таким образом, до тех пор, пока Вы над атмосферой (около 100км), то будет возможность оставаться там, на орбите. Это то, что делают все спутники. Они падают вокруг Земли. Для достижения других планет требуется еще большее количество энергии. Достижение орбиты на сегодняшний день самая трудная часть космических путешествий. Чтобы послать ракеты например на Марс, половина энергии необходима для того, чтобы достичь орбиты, а другая половина, 55 миллионов километров до Марса!! Поэтому ракеты не строятся одним гигантским куском. Мы используем многоступенчатые ракеты, которые отстреливают пустые топливные баки по мере полета. Теперь Вы знаете, почему попасть с космос не так уж и просто)