Jak startuje raketa: astronautika v jednoduchých slovech. Proč raketa letí a jak je uspořádána? Jak rakety létají ve vesmíru

Dokonce i mezi lidmi, kteří studovali fyziku, často uslyšíte zcela falešné vysvětlení letu rakety: letí, protože jakoby svými plyny vytvořenými při spalování střelného prachu v ní odpuzuje ze vzduchu. Takže mysleli za starých časů (rakety jsou starý vynález). Pokud by však byla raketa vypuštěna do bezvzduchového prostoru, neletěla by o nic horší a ještě lépe než ve vzduchu. Skutečný důvod pro pohyb rakety je úplně jiný. Bylo to velmi jasně a jednoduše uvedeno revolučním prvním mučedníkem Kibalchichem v jeho sebevražedném listu o létajícím stroji, který vynalezl. Vysvětlil strukturu bojových raket a napsal:

"Válec vyrobený z lisovaného prášku je pevně vložen do cínového válce, uzavřený na jedné základně a otevřený na druhé, s mezerou ve tvaru kanálu podél osy." Spalování prášku začíná z povrchu tohoto kanálu a šíří se po určitou dobu na vnější povrch stlačeného prášku; plyny vznikající při spalování vytvářejí tlak ve všech směrech; ale boční tlaky plynů jsou vzájemně vyvážené, zatímco tlak na dno cínového pláště prášku není vyvážen opačným tlakem (protože plyny mají volný výstup v tomto směru), tlačí raketu dopředu. “

Tady se děje to samé jako při střelbě z děla: projektil letí dopředu a samotné dělo je zatlačeno dozadu. Pamatujte na „zpětný ráz“ zbraně a všech ostatních střelné zbraně! Pokud by kanón visel ve vzduchu a nespoléhal se na nic, po vystřelení by se pohyboval dozadu určitou rychlostí, která je tolikrát menší než rychlost střely, kolikrát je střela lehčí než samotné dělo. Ve sci-fi románu Julesa Verna „Vzhůru nohama“ si Američané dokonce představili použití síly zpětného rázu gigantického děla k uskutečnění velkolepého závazku - „narovnat zemskou osu“.

Raketa je stejné dělo, jenže chrlí projektily, ale práškové plyny. Ze stejného důvodu se otáčí takzvané „čínské kolo“, které jste pravděpodobně obdivovali při zakládání zábavní pyrotechniky: když střelný prach hoří v trubkách připojených ke kolu, plyny proudí jedním směrem, samotné trubky (a kolo s nimi) dostat zpětný pohyb. V zásadě se jedná pouze o modifikaci známého fyzického zařízení - segnerovského kola.

Je zajímavé poznamenat, že před vynálezem parníku existovala konstrukce mechanické nádoby založená na stejném začátku; přívod vody na lodi měl být odhoden pomocí silného tlakového čerpadla na zádi; ve výsledku se loď musela pohnout kupředu, jako ty plovoucí plechovky, které jsou k dispozici k prokázání dotyčného principu ve školních místnostech fyziky. Tento projekt (navržený Ramseyem) nebyl realizován, ale hrál slavnou roli ve vynálezu parníku, když tlačil Fultona na jeho nápad.

Víme také, že nejstarší parní stroj, který vynalezl Heron z Alexandrie ve 2. století před naším letopočtem, byl vyroben podle stejného principu: pára z kotle byla přiváděna trubkou do koule, upevněné na vodorovné ose; potom vytekla z trubek ohnutých loktem, pára tlačila na tyto trubky v opačném směru a míč se začal otáčet.

Bohužel Geronova parní turbína ve starověku zůstala jen zvědavou hračkou, protože lacinost otrocké práce nikoho nepřiměla praktické využití stroje. Samotný princip však není opuštěn technologií: v naší době se používá při konstrukci proudových turbín.

Newton - autor zákona akce a reakce - je připočítán s jedním z prvních projektů parního vozu, založeného na stejném principu: pára z kotle umístěného na kolech uniká jedním směrem a samotný kotel se valí v opačným směrem kvůli zpětnému rázu.

Raketová auta, jejichž experimenty byly v roce 1928 široce popsány v novinách a časopisech, představují moderní modifikaci newtonovského vozu.

Pro milovníky vrtání je zde kresba napařovače papíru, velmi podobná newtonovskému vozíku: pára se vytváří v parním kotli z prázdného vajíčka ohřátého vatovým tampónem namočeným v alkoholu v náprstku; unikající jako paprsek v jednom směru, nutí celý parník k pohybu v opačném směru. Ke konstrukci této poučné hračky je však zapotřebí velmi zručných rukou.

Rakety vystupují do vesmíru spalováním kapalných nebo pevných paliv. Jakmile se tato paliva zapálí ve vysoce pevných spalovacích komorách, obvykle sestávají z paliva a oxidačního činidla, generují obrovské množství tepla a vytvářejí velmi vysoký tlak, pod kterým se produkty spalování pohybují směrem k zemský povrch prostřednictvím rozpínacích trysek.

Jelikož produkty spalování stékají z trysek dolů, raketa stoupá nahoru. Tento jev je vysvětlen třetím Newtonovým zákonem, podle kterého je pro každou akci stejná velikost a opačná ve směru reakce. Protože motory na kapalná paliva se ovládají snadněji než motory na tuhá paliva, používají se běžně v kosmických raketách, zejména na raketě Saturn 5 zobrazené na obrázku vlevo. Tato třístupňová raketa spaluje tisíce tun kapalného vodíku a kyslíku, aby mohla kosmická loď vystoupit na oběžnou dráhu.

Pro rychlý vzestup nahoru musí tah rakety přesáhnout svou hmotnost asi o 30 procent. Navíc pokud kosmická loď měl by jít na oběžnou dráhu Země, měl by vyvinout rychlost asi 8 kilometrů za sekundu. Tah rakety může dosáhnout několika tisíc tun.

1. Pět motorů prvního stupně zvedlo raketu do výšky 50-80 kilometrů. Po vyčerpání paliva prvního stupně se oddělí a nastartují se motory druhého stupně.
2. Asi 12 minut po startu doručí druhý stupeň raketu do výšky více než 160 kilometrů, poté se oddělí s prázdnými tanky. Nouzová záchranná raketa je také oddělena.
3. Raketa poháněná jediným motorem třetího stupně přenáší kosmickou loď Apollo na dočasnou oběžnou dráhu kolem Země, vysokou asi 320 kilometrů. Po krátké přestávce se motory znovu zaply, což zvýšilo rychlost kosmické lodi na přibližně 11 kilometrů za sekundu a nasměrovalo ji na Měsíc.

První stupeň motoru F-1 spaluje palivo a uvolňuje spaliny do životního prostředí.

Po spuštění na oběžnou dráhu dostává kosmická loď Apollo zrychlující impuls směrem k Měsíci. Poté je třetí stupeň oddělen a kosmická loď, skládající se z velitelského a lunárního modulu, vstupuje na oběžnou dráhu 100 kilometrů kolem Měsíce, po níž přistane lunární modul. Po dodání astronautů, kteří navštívili Měsíc do velitelského modulu, je lunární modul oddělen a přestává fungovat.

Mezikontinentální balistická raketa je velmi působivým výtvorem člověka. Obrovská velikost, termonukleární energie, plamenný sloup, řev motorů a impozantní řev startu ... To vše však existuje pouze na Zemi a v prvních minutách startu. Po jejich uplynutí raketa přestane existovat. Dále do letu a na plnění bojové mise jde pouze to, co po zrychlení po raketě zbylo - její užitečné zatížení -.

Při dlouhých odpalovacích vzdálenostech jde užitečné zatížení mezikontinentální balistické střely do vesmíru na stovky kilometrů. Stoupá do vrstvy satelitů s nízkou oběžnou dráhou, 1000-1200 km nad Zemí, a na krátkou dobu je mezi nimi, jen mírně zaostává za jejich obecným během. A pak začne klouzat dolů po eliptické trajektorii ...

Co je to vlastně za zatížení?

Balistická raketa se skládá ze dvou hlavních částí - akcelerační části a druhé, kvůli které byla akcelerace zahájena. Akcelerační část tvoří dvojice nebo tři velké multi-tunové stupně, naplněné do kapacity palivem a motory zespodu. Dávají potřebnou rychlost a směr pohybu druhé hlavní části rakety - hlavy. Zrychlovací fáze, které se navzájem nahrazují v odpalovacím relé, zrychlují tuto hlavici ve směru oblasti jejího budoucího pádu.

Hlava rakety je komplexní náklad mnoha prvků. Obsahuje hlavici (jednu nebo více), platformu, na které jsou tyto hlavice umístěny spolu se zbytkem ekonomiky (například prostředky klamání nepřátelských radarů a protiraket), a kapotáž. Hlava také obsahuje palivo a stlačené plyny. Celá hlavice neletí k cíli. Stejně jako dříve samotná balistická raketa se rozdělí na mnoho prvků a jednoduše přestane existovat jako celek. Kapotáž se od ní během provozu druhé etapy oddělí, stále nedaleko od odpalovacího prostoru, a někde podél silnice spadne. Platforma se zhroutí při vstupu do vzduchu oblasti pádu. Prostřednictvím atmosféry dosáhne cíle pouze jeden typ prvků. Hlavice. Zblízka vypadá hlavice jako podlouhlý kužel dlouhý metr nebo jeden a půl, na základně tlustý jako lidské tělo. Nos kužele je špičatý nebo mírně tupý. Tento kužel je speciální letadlo, jehož úkolem je dodávat zbraně k cíli. K hlavicím se vrátíme později a podíváme se na ně blíže.

Táhnout nebo tlačit?

V raketě jsou všechny hlavice umístěny v takzvané fázi uvolnění nebo v „autobusu“. Proč autobus? Protože poté, co se uvolní nejprve z kapotáže a poté z poslední akcelerující fáze, dodá fáze rozmnožování hlavice, jako cestující na určených zastávkách, po jejích trajektoriích, po kterých se smrtící kužely rozptýlí ke svým cílům.

Další „autobus“ se nazývá bojová fáze, protože její činnost určuje přesnost zaměřování hlavice na cílový bod, a tedy účinnost boje. Pódium a jeho fungování je jedním z největších tajemství rakety. Ale přesto se mírně, schematicky podíváme na tento záhadný krok a na jeho obtížný tanec ve vesmíru.

Fáze ředění má různé formy. Nejčastěji to vypadá jako kulatý pahýl nebo široký bochník chleba, na kterém jsou hlavice namontovány nahoře, směřovaly dopředu, každý na svém vlastním pružinovém tlačidle. Hlavice jsou umístěny předem v přesných separačních úhlech (na základně raket, ručně, s teodolity) a vypadají různými směry, jako banda mrkve, jako jehly ježka. Plošina, jež srší hlavicemi, zaujímá danou gyroskopicky stabilizovanou pozici ve vesmíru. A ve správný čas jsou z něj postupně vytlačovány hlavice. Jsou vytlačeny bezprostředně po skončení akcelerace a oddělení od poslední fáze akcelerace. Dokud (nikdy nevíš?) Nezstřelil celý tento nezředěný úl s protiraketovou zbraní nebo neodmítl něco na palubě fáze rozmnožování.

Obrázky ukazují fáze rozmnožování amerického těžkého ICBM LGM0118A Peacekeeper, známého také jako MX. Raketa byla vybavena deseti 300 kt MIRV. Raketa byla vyřazena z provozu v roce 2005.

Ale tak tomu bylo dříve, na úsvitu několika hlavic. Chov je nyní velmi odlišný obraz. Pokud dříve hlavice „vyčnívaly“ dopředu, nyní je samotný krok vpředu a hlavice visí zespodu, s vrcholy dozadu, obráceně, jako netopýři... Samotný „autobus“ v některých raketách také leží v obráceném stavu, ve zvláštním vybrání v horním stupni rakety. Po oddělení nyní fáze rozmnožování netlačí, ale táhne za sebou hlavice. Navíc se vleče a spočívá na příčně rozmístěných čtyřech „tlapkách“ rozmístěných vpředu. Na koncích těchto kovových ramen jsou zpětně směrované trakční trysky stupně ředění. Po oddělení od stupně zrychlení „autobus“ velmi přesně a přesně nastavuje svůj pohyb v začínajícím prostoru pomocí vlastního výkonného naváděcího systému. Sám jde přesnou cestou další hlavice - její individuální cestou.

Poté se otevřou speciální setrvačné zámky, které drží další odnímatelnou hlavici. A ani není oddělená, ale nyní jednoduše spojená s pódiem, bojová hlavice zde zůstává nehybná, v úplné beztížnosti. Okamžiky jejího vlastního letu začaly a plyly. Jako jedno bobule vedle hroznu s dalšími hroznovými hrozny, které šlechtění ještě neodtrhlo z pódia.

K-551 "Vladimir Monomakh" - ruská jaderná ponorka strategický účel (projekt 955 „Borey“) vyzbrojený 16 ICBM s pevným pohonem „Bulava“ s deseti několika hlavicemi.

Jemné pohyby

Úkolem pódia je nyní plazit se z hlavice co nejjemněji, aniž by došlo k narušení jejího přesně nastaveného (cíleného) pohybu plynovými tryskami trysek. Pokud nadzvukový paprsek trysky narazí na oddělenou hlavici, nevyhnutelně přidá vlastní přísadu k parametrům jejího pohybu. Během příštího letového času (což je půl hodiny - padesát minut, v závislosti na odpalovacím rozsahu) se hlavice odkloní od této výfukové „facky“ trysky po dobu půl kilometru od boku cíle nebo dokonce dále. Driftuje bez bariér: je tu prostor, plácli - plavali a nedrželi se ničeho. Ale je dnes kilometr po straně přesnost?

Ponorky projektu 955 Borey jsou sérií ruských ponorek s jaderným pohonem třídy ponorek strategické rakety čtvrté generace. Zpočátku byl projekt vytvořen pro raketu Bark, byl nahrazen Bulavou.

Aby se těmto efektům předešlo, jsou potřeba pouze čtyři horní „nohy“ s motory rozmístěnými po stranách. Pódium je na ně, jaksi, vytaženo dopředu, takže výfukové trysky jdou do stran a nemohou zachytit hlavici oddělenou břichem pódia. Veškerý tah je rozdělen mezi čtyři trysky, což snižuje výkon každého jednotlivého paprsku. Existují i \u200b\u200bdalší funkce. Například pokud ve fázi zředění podobného koblihu (s mezerou uprostřed - tato díra je umístěna na zrychlovacím stupni rakety, jako snubní prsten na prst) rakety Trident II D5, řídicí systém určuje, že se oddělená hlavice stále dostane pod výfuk jedné z trysek, řídicí systém tuto trysku deaktivuje. Vytvoří „ticho“ nad hlavicí.

Krok je jemný, jako matka z kolébky spícího dítěte, která se obává narušit jeho klid, špičky pryč v prostoru na třech zbývajících tryskách v režimu nízkého tahu a hlavice zůstává na trajektorii cílení. Poté se „kobliha“ stolku s příčníkem přítlačných trysek otáčí kolem osy, takže hlavice vychází zpod oblasti hořáku vypnuté trysky. Nyní se jeviště vzdaluje od opuštěné hlavice již na všech čtyřech tryskách, ale zatím také při nízkém plynu. Po dosažení dostatečné vzdálenosti se zapne hlavní tah a scéna se energicky přesune do oblasti zaměřovací trajektorie další hlavice. Tam je vypočítavě potlačen a opět velmi přesně nastavuje parametry svého pohybu, poté od sebe odděluje další hlavici. A tak - dokud nepřistane každé hlavici na její trajektorii. Tento proces je rychlý, mnohem rychlejší, než jste o něm četli. Během jedné a půl až dvou minut odstraní bojová fáze tucet hlavic.

Americké ponorky třídy Ohio jsou jediným typem raketového dopravce v provozu se Spojenými státy. Nese 24 balistických raket MIRVed Trident-II (D5). Počet hlavic (v závislosti na výkonu) - 8 nebo 16.

Propast matematiky

Výše uvedené stačí k pochopení toho, jak začíná vlastní cesta bojové hlavice. Pokud ale otevřete dveře o něco širší a podíváte se trochu hlouběji, všimnete si, že dnes je obrácení v prostoru fáze rozpojení nesoucí hlavici oblastí aplikace kvaternionového počtu, kde palubní systém řízení polohy zpracovává měřené parametry jeho pohybu se spojitou konstrukcí na palubě orientačního čtveřice. Quaternion je takové komplexní číslo (nad polem komplexních čísel leží ploché tělo čtveřic, jak by řekli matematici v jejich přesném jazyce definic). Ale ne s obvyklými dvěma částmi, skutečnou a imaginární, ale s jednou skutečnou a třemi imaginárními. Celkově má \u200b\u200bčtveřice čtyři části, což ve skutečnosti říká latinský kořen quatro.

Fáze ředění dělá svou práci poměrně nízkou, okamžitě po vypnutí posilovacích fází. To znamená v nadmořské výšce 100–150 km. A tam je také ovlivněn vliv gravitačních anomálií zemského povrchu, heterogenity v rovnoměrném gravitačním poli obklopujícím Zemi. Odkud jsou? Z nerovností reliéfu, horských systémů, výskytu hornin různé hustoty, oceánských žlabů. Gravitační anomálie buď přitahují krok k sobě další přitažlivostí, nebo naopak mírně uvolňují ze Země.

V takových nesrovnalostech, složitých vlnkách místního gravitačního pole, by fáze uvolnění měla umístit hlavice přesně. K tomu bylo nutné vytvořit podrobnější mapu gravitačního pole Země. Je lepší „vysvětlit“ vlastnosti reálného pole v systémech diferenciálních rovnic popisujících přesný balistický pohyb. Jedná se o velké, prostorné (včetně podrobností) systémy několika tisíc diferenciálních rovnic s několika desítkami tisíc konstantních čísel. A samotné gravitační pole v nízkých nadmořských výškách, v bezprostřední oblasti blízké Zemi, je považováno za společnou přitažlivost několika stovek bodových hmot různých „hmotností“ umístěných blízko středu Země v určitém pořadí. Tím je dosaženo přesnější simulace skutečného gravitačního pole Země na dráze letu rakety. A více precizní práce s ním systémy řízení letu. A také ... ale kompletní! - nedívejme se dál a zavírejme dveře; to, co bylo řečeno, nám stačí.

Užitečné zatížení mezikontinentální balistické střely tráví většinu letu v režimu vesmírného objektu a třikrát stoupá do výšky větší výška ISS. Trajektorie obrovské délky musí být vypočítána se zvláštní přesností.

Let bez hlavic

Fáze rozpojení, rozptýlená raketou ve směru do stejné geografické oblasti, kam by měly padat hlavice, pokračuje v letu s nimi. Koneckonců, nemůže zaostávat, a proč? Po uvolnění hlavic se jeviště naléhavě zabývá jinými záležitostmi. Pohybuje se od hlavic, protože předem věděl, že bude létat trochu jinak než hlavice, a nechtěl je rušit. Fáze rozmnožování také věnuje všechny své další akce hlavicím. Tato mateřská touha všemožně chránit útěk svých „dětí“ trvá po zbytek jejího krátkého života. Krátké, ale intenzivní.

Po oddělených hlavicích jsou na řadě další nálože. Nejzábavnější věci začnou odlétávat z kroků. Jako kouzelnice vypustí do vesmíru spoustu nafukovacích balónků, některé kovové věci připomínající otevřené nůžky a předměty všech ostatních tvarů. Odolné balónky na kosmickém slunci jasně jiskří rtuťovým leskem metalizovaného povrchu. Jsou poměrně velké, některé svým tvarem připomínají hlavice létající poblíž. Jejich povrch potažený hliníkem odráží radarový signál z dálky stejným způsobem jako tělo hlavice. Nepřátelské pozemní radary budou tyto nafukovací hlavice vnímat na stejné úrovni jako skutečné. Samozřejmě, v prvních okamžicích vstupu do atmosféry tyto kuličky zaostanou a okamžitě prasknou. Ale předtím rozptýlí a načtou výpočetní výkon pozemních radarů - včasné varování i vedení protiraketové systémy... V jazyce antiraket balistických raket se tomu říká „komplikuje současnou balistickou situaci“. A celá nebeská armáda, která se neúprosně pohybuje směrem k oblasti pádu, včetně skutečných a falešných hlavic, balónů, dipólů a rohových reflektorů, se celé toto pestré stádo nazývá „více balistických cílů ve složitém balistickém prostředí“.

Kovové nůžky se otevírají a stávají se elektrickými dipólovými reflektory - je jich mnoho a dobře odrážejí rádiový signál snímacího paprsku protiraketového radaru. Místo deseti požadovaných tlustých kachen vidí radar obrovské rozmazané hejno malých vrabců, ve kterých je těžké něco rozeznat. Zařízení všech tvarů a velikostí odrážejí různé vlnové délky.

Kromě všeho toho pozlátka může samotné pódium teoreticky vyzařovat rádiové signály, které narušují cílení nepřátelských protiraket. Nebo je odvádějte od sebe. Nakonec nikdy nevíte, čím může být zaneprázdněna - koneckonců, celý krok je létání, velký a složitý, proč ji nenahrát dobrým sólovým programem?

Na fotografii - zahájení mezikontinentální trojzubce II (USA) z ponorky. Trident je v současnosti jedinou rodinou ICBM nasazenou na amerických ponorkách. Maximální vrhací hmotnost je 2 800 kg.

Poslední segment

Aerodynamicky však pódium není hlavicí. Pokud se jedná o malou a těžkou úzkou mrkev, pak je krokem prázdný obrovský kbelík s odrážejícími se prázdnými palivovými nádržemi, velkým, nezjednodušeným tělem a nedostatečnou orientací v proudu, který začíná proudit. Díky širokému tělu se slušným větrem tento krok reaguje mnohem dříve na první údery přicházejícího proudu. Hlavice jsou také rozmístěny podél proudu a propíchají atmosféru nejmenším aerodynamickým odporem. Krok se však podle potřeby hromadí do vzduchu svými obrovskými stranami a dny. Nemůže bojovat s brzdnou silou toku. Jeho balistický koeficient - „fúze“ masivity a kompaktnosti - je mnohem horší než hlavice. Okamžitě a silně začíná zpomalovat a zaostávat za hlavicemi. Síly toku však neúprosně rostou, teplota zároveň zahřívá tenký nechráněný kov a zbavuje ho síly. Zbylé palivo vesele vaří v nádržích na horkou vodu. Konečně dochází ke ztrátě stability konstrukce trupu při aerodynamickém zatížení, které ji stlačilo. Přetížení pomáhá zničit přepážky uvnitř. Krak! Bastard! Zmačkané tělo okamžitě pohltí hypersonické rázové vlny, které roztrhají jeviště a rozptylují je. Létající trochu v zahušťovacím vzduchu se kousky znovu rozpadají na menší úlomky. Zbytky paliva reagují okamžitě. Létající úlomky konstrukčních prvků ze slitin hořčíku se zapálí horkým vzduchem a okamžitě vyhoří oslnivým bleskem, podobně jako blesk fotoaparátu - ne nadarmo byl hořčík zapálen již v prvních baterkách!

Nyní je vše v plamenech, vše je pokryto rozžhavenou plazmou a dobře září kolem oranžovými uhlíky z ohně. Hustší části zpomalují dopředu, lehčí a plachty jsou odfouknuty do ocasu táhnoucího se po obloze. Všechny hořící složky vytvářejí husté kouřové oblaky, i když při takových rychlostech tyto nejhustší oblaky nemohou být způsobeny monstrózním ředěním proudem. Ale z dálky je můžete dokonale vidět. Vyvržené částice kouře se táhnou podél stezky letu této karavany kusů a kousků a naplňují atmosféru širokou bílou stopou. Rázová ionizace generuje nazelenalou noční záři tohoto oblaku. Kvůli nepravidelnému tvaru úlomků je jejich zpomalení rychlé: vše, co nevyhořelo, rychle ztrácí rychlost a s ním i opojný účinek vzduchu. Supersonic je nejsilnější brzda! Poté, co se pás fragmentů stal na obloze jako vlak, který se zhroutil na koleje, a okamžitě se ochladil vysokohorským mrazivým zvukem, stal se vizuálně nerozeznatelným, ztratil svůj tvar a strukturu a proměnil se v dlouhý, dvacetiminutový, tichý chaotický rozptyl ve vzduchu. Pokud se ocitnete na správném místě, uslyšíte malý ohořelý kus duralu jemně cinkající o kmen břízy. Takže jste dorazili. Sbohem fáze rozmnožování!

Raketa je dopravní prostředek člověka ve vzduchu, v atmosféře. K létání se také používají letadla a jiná letadla. Ale jsou od ...

Raketa je vozidlo pro osobu ve vzduchu, v atmosféře... K létání se také používají letadla a jiná letadla. Ale navzájem se liší. Raketa startuje, létají letadla a vozidla. Ale zákony letu jsou jiné. Raketa vypadá spíš jako vystřelená do vzduchu velká skořápka... Raketa je určena pro kosmické lety. A to vzlétne kvůli tryskovému tahu.

Jak se raketa pohybuje? Kvůli tryskovému tahu.
Může létat nejen ve vzduchu? Umět. Může létat i ve vakuu. Ve vesmíru není žádný vzduch, ale raketa přesto letí. A ještě lépe než ve vzduchu.

Raketový letový systém funguje podle Newtonova zákona... Plyny v motoru se zrychlují, vytváří se tah, který vytváří sílu. S touto silou se raketa pohybuje. Chcete-li se pohnout, musíte od něčeho odstoupit. Když auto jede nebo člověk kráčí, odtlačí se od zemského povrchu a znovu na něj sestoupí. Výsledkem je pohyb vpřed, protože tah Země působí. Raketa stoupá do vesmíru, ale neklesá zpět. Pomocí reaktivních plynů je odpuzován od Země, ale nevrací se zpět a překonává tah... Vodní útvary fungují přibližně stejně: plave ponorka, chobotnice, žralok.

Palivo se ke vzletu rakety používá různými způsoby. Může být kapalný nebo pevný. Spalováním paliva raketa stoupá do vzduchu. Za spalovací komorou jsou trysky. Vypukne z nich spálený plyn, který zvedne raketu do vesmíru. Raketa stoupající nahoru k nebi lze přirovnat k vybuchující sopce. Když vzlétne do vzduchu, můžete pozorovat velké obláčky kouře, zápach hoření, oheň. Stejně jako sopka nebo velká exploze.

Raketa se skládá z několika stupňů. V průběhu letu se tyto kroky oddělují. V samotném vesmíru je to už mnohem jednodušší, letí vesmírná loď, která odhodila veškerý přebytečný náklad, což byla raketa.

Příklad oddělení kroků

Je třeba poznamenat, že letadlo nemůže vzlétnout do vesmíru. Balón taky. Ze všech známých leteckých dopravních prostředků je raketa jediná, která stoupá do vesmíru a může létat mimo planetu Zemi.

To je zajímavé: raketa dnes není nejznámějším letadlem. Je známo, že vimany kdysi letěly ve vesmíru. Princip letu se podobá letu dnešní rakety. Horní část rakety připomíná vimaanu, ale má mírně odlišný tvar.

Jak a proč raketa vzlétne

Abyste viděli, jak raketa vzlétá, musíte sledovat speciální televizní zprávy nebo najít relevantní videa na internetu. Pouze jednotlivci zapojení do tohoto procesu se mohou stát přímými svědky vzletu a na vlastní oči z krátké vzdálenosti vidět, kam kosmická loď směřuje, zatímco musí být na území kosmodromu.

Jak je vzlet

Samotná kosmická loď nemůže startovat, potřebuje k tomu příkaz z řídícího centra. Raketa je ve vzpřímené poloze v místě startu, poté motory začnou vydávat silný zvuk. Nejprve se dole objeví jasný plamen působivé velikosti, je slyšet rostoucí rachot. Pak tato raketa vzlétne vzhůru: nejprve relativně nízkou rychlostí, pak rychleji. S každou sekundou se pohybuje dále a dále od Země, zatímco zvuk se stává silnějším.

Kosmická loď se brzy nachází v nadmořské výšce, na kterou civilní i vojenská letadla nejsou schopny vylézt. V této výšce létají pouze vozidla navržená k provozu v rozlehlosti vesmíru, která jsou za hranicemi atmosféry nebeských těles. Doslova o minutu později je vzletové vozidlo ve vesmíru, to znamená ve vzduchu. Dále pokračuje v cestě, v závislosti na trase, která byla plánována na Zemi. Tato jednotka, stejně jako dříve, je řízena z velitelského stanoviště.

Proudové motory

Zvuk, který raketa vydává během vzletu, naznačuje, že je vybavena proudovými motory. Motory jsou poháněny silou generovanou silným paprskem horkých plynů. Tyto plyny se generují ve speciální komoře při spalování paliva. Může se to zdát neuvěřitelné, že mají schopnost snadno vystřelit raketu o hmotnosti několika tun na oběžnou dráhu vesmíru, zatímco charakteristický zvuk je slyšet v poměrně velké vzdálenosti od místa startu.

Zároveň je třeba mít na paměti, že vzduch obsažený v komorách jízdních kol nebo automobilů úspěšně odolává hmotnosti obou lidí řídících jednostopá vozidla a řidičů automobilů, jakož i jejich cestujících a nákladu. Proto není nic překvapivého na tom, že příliš horký plyn, unikající z trysky rakety s obrovskou silou, je schopen ji tlačit nahoru velkou rychlostí. Téměř pokaždé, když vystřelí raketa, je třeba opravit odpalovací rampu vyrobenou z extra pevných materiálů, protože rakety by neměly vzlétnout z poškozeného povrchu.

Newtonův třetí zákon

Mluvíme o zákoně, což znamená zákon zachování hybnosti. Zpočátku raketa stojící na odpalovací rampě před startem měla nulovou hybnost. Po zapnutí motorů zvuk roste, při spalování paliva se tvoří plynné produkty vysoká teplotakteré vybuchly z trysky vysokou rychlostí letadlo... Tím se vytvoří vektor hybnosti směrem dolů.

Existuje však zákon zachování hybnosti, podle kterého by celková hybnost získaná vzletovým vozidlem vzhledem k odpalovací rampě měla být stále nulová. Zde vzniká další impulzní vektor, jehož působení je zaměřeno na vyvážení produktu ve vztahu ke spalinám. Vypadá to, že kosmická loď, která stála, se začala pohybovat. Hybnost vzhůru se rovná hmotnosti produktu a jeho rychlosti.

Pokud jsou motory rakety dostatečně silné, rychle naberou rychlost. Tato rychlost je dostatečná pro spuštění kosmické lodi na oběžnou dráhu nízké Země na poměrně krátkou dobu. Vzletové vozidlo má výkon, který přímo závisí na naplněném palivu. Během sovětského období raketové motory běžely na leteckém petroleji. V současné době se používá složitější chemická směs, která při spalování uvolňuje obrovské množství energie.

A víme, že k tomu, aby došlo k pohybu, je nutná akce nějaké síly. Tělo se musí buď od něčeho odtlačit, nebo vnější tělo musí odtlačit dané. To je ze životní zkušenosti dobře známé a srozumitelné.

Co odtlačit z vesmíru?

Na povrchu Země se můžete odtlačit od povrchu nebo od objektů na něm. K pohybu po povrchu se používají nohy, kola, pásy atd. Ve vodě a vzduchu lze odtrhnout od samotné vody a vzduchu, které mají určitou hustotu, a proto vám umožňují s nimi komunikovat. Příroda tomu přizpůsobila ploutve a křídla.

Člověk vytvořil motory na základě vrtulí, které mnohonásobně zvětšují plochu kontaktu s médiem díky rotaci a umožňují vám odtlačit se od vody a vzduchu. Ale co případ bezvzduchového prostoru? Z čeho začít ve vesmíru? Není vzduch, nic. Jak létat ve vesmíru? Zde přichází na pomoc zákon zachování hybnosti a princip tryskového pohonu. Podívejme se blíže.

Princip impulzního a tryskového pohonu

Impuls je produktem tělesné hmoty svou rychlostí. Když je tělo v klidu, jeho rychlost je nulová. Tělo má však určitou hmotnost. Při absenci vnějších vlivů, pokud se část hmoty odděluje od těla určitou rychlostí, pak podle zákona zachování hybnosti musí zbytek těla také získat určitou rychlost, aby celková hybnost zůstala stejná na nulu.

Navíc rychlost zbývající hlavní části těla bude záviset na rychlosti, s jakou se bude oddělit menší část. Čím vyšší je tato rychlost, tím vyšší bude rychlost hlavního těla. To je pochopitelné, pokud si vzpomeneme na chování těl na ledu nebo ve vodě.

Pokud jsou dva lidé blízko a jeden z nich tlačí na druhého, pak nejenže zrychlí, ale také poletí zpět. A čím víc na někoho tlačí, tím rychleji odletí.

Určitě jste museli být v podobné situaci a dokážete si představit, jak se to stane. Tak, na tom je založen tryskový pohon.

Rakety, ve kterých je tento princip implementován, vyvrhují část své hmoty vysokou rychlostí, v důsledku čehož samy získávají určité zrychlení v opačném směru.

Proudy žhavých plynů vznikajících při spalování paliva jsou vypuzovány úzkými tryskami, které jim poskytují nejvyšší možnou rychlost. Zároveň se hmotnost rakety snižuje o množství hmoty těchto plynů a získává určitou rychlost. Je tedy implementován princip tryskového pohonu ve fyzice.

Princip raketového letu

Rakety používají vícestupňový systém. Během letu je spodní stupeň poté, co vyčerpal celou zásobu paliva, oddělen od rakety, aby se snížila jeho celková hmotnost a usnadnil let.

Počet stupňů klesá, dokud pracovní část nezůstane ve formě satelitu nebo jiné kosmické lodi. Palivo se vypočítá takovým způsobem, že stačí jen dostat se na oběžnou dráhu.