Все физические процессы в космосе обычно намного более интересны, чем в привычных нам условиях. Иногда простое изменение в гравитации планеты оказывает невероятное влияние на самые базовые явления. Но всё это сложные вопросы, которые требуют тщательного изучения. Обсудим более простые моменты. Например сможет ли летать винтовой самолёт в космосе? Не спешите давать ответ.
Правильное понимание упирается в наличие знаний о винте самолёта. Как же физически работает это устройство?
Винт преобразует вращательное движение двигателя в поступательное - то есть в тягу, необходимую для полёта. Вместе с двигателем он образует так называемую винтомоторную установку.
Когда винт начинает вращаться, его лопасти срезают воздух, создавая направленный поток. Это движение формирует две зоны: перед винтом давление понижается, а позади - возрастает. Возникает разность давлений, и, согласно законам аэродинамики, именно она создаёт тягу, которая толкает самолёт вперёд.
Эффективность работы винта зависит от скорости вращения его лопастей. Чем быстрее они движутся относительно воздуха, тем больше создаваемая тяга. Но здесь есть физическое ограничение: когда кончики лопастей приближаются к скорости звука (примерно 250 м/с), начинают возникать волновые сопротивления. В результате сопротивление резко возрастает, а прирост тяги становится минимальным. Это накладывает серьёзные ограничения на конструкцию винта и частоту его вращения. Но всё это теряет всякий смысл... Если нет воздуха.
В космосе почти абсолютный вакуум. А значит, нечего толкать. Даже при бешеном вращении если винт находится в вакууме, он просто гоняет «ничто». Неважно, насколько сильно вы пытаетесь оттолкнуться от пустоты - пустота ничего не отдаёт взамен.
Ракеты работают по другому принципу. Они не полагаются на внешнюю среду, как винтовые самолёты или пароходы. Вместо этого, ракета выбрасывает из себя массу - газы от сгоревшего топлива - в одном направлении, и, согласно закону сохранения импульса, летит в противоположном. У винтового самолёта нет таких возможностей, но не спешите исключать эту идею.
В теории, если модифицировать винт так, чтобы он отбрасывал материю, он мог бы стать примитивной формой реактивного двигателя. Например, если к концам лопастей винта прикрепить некоторые капсулы с массой и сбрасывать их в момент вращения, аппарат получит импульс в противоположную сторону.
При этом само вращение винта самолёта может привести к появлению движения. Только не совсем того, какое нам нужно. На земле вращение винта компенсируется воздухом и широкие крылья не позволяют самолёт "провернуться" вокруг собственной оси, поскольку нужно справиться с некоторым объемом воздуха. В космосе такой преграды нет, а потому самолёт будет вращаться сам вокруг своей оси. Поскольку движение может оказаться неравномерным, то самолёт может куда-то переместиться, а помещать ему ничто не сможет. Этот процесс может запустить неуправляемый полёт самолёта.
В XIX веке учёные считали, что существует некая тонкая субстанция - эфир, через которую распространяется свет. Если бы эфир действительно был реальной средой, винт, возможно, и смог бы её «толкать», создавая тягу. Но эксперименты, вроде знаменитого опыта Майкельсона — Морли, показали, что эфира нет. Космос это именно вакуум, и двигаться в нём можно только отбрасывая массу. Впрочем, сегодня обсуждаются разные идеи, построенные на физике полей и имеющие логику WARP-двигателя. Но это уж точно не похоже на винт самолёта.
Не забывайте ставить лайки 👍 и подписываться на канал ✔️, если материал понравился! Так вы увидите больше интересных статей, а моему каналу это поможет развиваться.