Даже если вы только краем уха слышали что-нибудь о полётах в космос и запусках ракет, то скорее всего выхватывали из потока информации фразу "первая ступень отброшена" и так далее. О какой такой ступени идёт речь и для чего они вообще нужны?
Согласно википедии:
Многоступе́нчатая ракета - это летательный аппарат, состоящий из двух или более механически соединённых ракет, называемых ступенями, разделяющихся в полёте.
Получается, что любая современная ракета не является одной цельной конструкцией, а представлена группой нескольких ракет, соединенных в одну единое целое. Именно эти мини-ракеты и являются ступенями. Мне одному кажется, что нелогично и технически сложно городить такой огород? Не проще ли соединить вместе все ступени и сделать одну большую цельную ракету?
Всё дело в физике процесса. Наверное несложно догадаться, что именно меняется при отбрасывании очередной ступени. Общая масса конструкции становится меньшей. Это примерно как нести с собой рюкзак картошки и по пути выбрасывать на дорогу по одной картошине. Чем ближе будешь подходить к пункту назначения, тем меньше будет рюкзак и тем легче окажется его переносить.
Чем-то эта логика напоминает и полёт воздушного шара, где для изменения высоты вполне успешно используются мешочки с песком.
Согласно формуле Циолковского:
Чем больше соотношение между начальной и конечной массой ракеты, тем более эффективной может быть сама ракета.
Значит, выгодно сделать ракету саморазваливающейся для уменьшения её массы на каждой конкретной стадии. Ну а если всё топливо в баке израсходовано, то тогда зачем тащить с собой пустой бак. Нужно его отбросить!
Ступени можно делать не одинаковыми, а соответствующими моменту их работы. Больше всего энергии нужно рядом с Землей при старте ракеты. Плотность атмосферы тут максимальная, а вес ракеты наибольший. Нужно уйму топлива, чтобы тронуться с места.
По мере подъема на некоторую высоту, условия среды будут меньше препятствовать движению ракеты и следовательно - требуется меньшее количество топлива. Размеры ступеней можно сделать меньше.
Самый миниатюрный - "верх ракеты". Это и есть тот аппарат, который выводили в космос посредством ракеты-носителя. У него остаются лишь небольшие импульсные двигатели. Летать аппарату предстоит в вакууме, а потому особенно больших запасов топлива или мощностей не требуется. Там его хоть руками толкни. Правда с руками не всё так просто :) Почему? Напишите в комментариях!
Взаимное расположение ступеней выполняется не обязательно одна над другой. Возможно и их размещение "друг рядом с другом". На базе этого различают поперечное и продольное размещения ступеней. В одной ракете можно совмещать сразу несколько вариантов компоновки. Самих ступеней может быть самое разное количество.
Получается, что цельной делать ракету невыгодно как с энергетической, так и с практической точки зрения. Космический аппарат, который поднимают ракетой-носителем, миниатюрный и легко справляется с задачами в космосе. Теперь представьте, что в невесомости пришлось толкать бы это гигантское бревно, состоящее из пустого топливного бака :)...
Обязательно возвращайтесь за новым контентом на проект и тыкайте лайки! Новые материалы выходят у меня регулярно!
Не забывайте читать новые статьи на сайте проекта