Быстрее всего люди летали на Луну - их скорость тогда была около 1,4 км/с. Это, конечно, не предел для ракеты и всегда можно разогнаться еще быстрее. Но насколько именно, и можно ли хотя бы теоретически подобраться к верхнему пределу - скорости света?
Современная ракета - это алюминиевая банка из-под газировки, увеличенная во много раз: тонкий и легкий корпус, до краев залитый горючим, ракетные двигатели внизу и совсем небольшая полезная масса (спутник или космический корабль) наверху. При этом ракеты, несмотря на всю свою сложность и технологичность, считаются не очень эффективными: чтобы поднять 1 килограмм груза на околоземную орбиту, необходимо сжечь от 30 до 40 кг топлива. А если захочется полететь еще дальше, то его понадобится еще больше.
Но давайте представим, что мы каким-то чудом вывели на орбиту космический корабль весом в 20 тонн, запаслись едой на годы вперед и готовы к старту. Как быстро мы сможем лететь и сколько нам понадобится топлива?
Что ж, давайте сначала заправим в наши баки 2000 тонн первоклассного ракетного топлива - жидкого водорода и кислорода - и повернем ключ на старт. После израсходования всего запаса наша скорость будет составлять ... 21 км/с. Это около 0,007 % от скорости света. Маловато...
Давайте построим бак величиной с Землю, зальем туда столько топлива, сколько весит наша планета. Тогда наша скорость увеличится в десять раз и будет составлять 216 км/с. Уже лучше, но всё равно не то.
Эх, была-не была: увеличим баки и зальем туда топлива массой с наше Солнце. Мы разгонимся всего лишь до 275 км/с, что немногим лучше.
Постепенно увеличивая массу топлива, мы придем к теоретическому пределу - к массе всей известной Вселенной. Цифра эта очень велика, но даже напиши её здесь, вы не будете впечатлены: после 20-го нуля удивляться уже нечему...
Итак, с такой прорвой топлива мы будем лететь очень быстро - 516 км/с, но так и не достигнем даже 1 % от скорости света... Почему же так? Всё дело в принципе реактивного движения. наше топливо сгорает в камере и вырывается из сопел в одну сторону, "толкая" нас в противоположную. Поэтому скорость разгона зависит от того, насколько быстро продукты горения вылетают позади нас.
Для современных ракет эта скорость составляет около 4,6 км/с (теоретический предел - 5 км/с). И не имеет значения, сколько двигателей вы поставите - один или тысячу. Да, с большим количеством движков вы наберете конечную скорость быстрее, но и топливные баки будут при этом пустеть гораздо стремительнее. А с одним движком вы потратите годы, медленно расходуя жидкие кислород и водород, но в итоге всё равно достигнете той же скорости...
Каков же выход? Выход только один - построить двигатели, в которых будет использоваться не химическое топливо (то есть не горение), а что-то совершенно другое: ядерные взрывы, испускание ионизированных частиц и тому подобное. Пока всё это только в планах, так что улететь далеко-далеко мы еще не можем.