За пределы Солнечной системы
Сегодня поговорим о том, как выйти за пределы Солнечной системы, что это значит и кому это уже удалось.
Для начала небольшой ликбез.
Чтобы начать двигаться вокруг Земли по окружности, телу необходимо сообщить первую космическую скорость, приблизительно равную 7,9 км/с, предварительно покинув слои земной атмосферы (условно верхней границей земной атмосферы считают высоту 1000–1200 км над поверхностью Земли, воздушная оболочка на этой высоте становится сильно разрежённой и переходит в межпланетное пространство; на этой высоте сопротивлением атмосферы можно пренебречь; также мы пренебрегаем пока что вращением планеты вокруг собственной оси).
Простыми словами, первая космическая скорость — это минимальная скорость, при которой тело, движущееся горизонтально над поверхностью планеты, не упадёт на неё, а будет двигаться по круговой орбите (по окружности).
Космические скорости могут быть вычислены и для поверхности других космических тел, но сейчас наша задача — сидя в тёплом помещении на поверхности Земли покинуть пределы Солнечной системы :-)
Чтобы преодолеть гравитационное влияние Земли, телу необходимо сообщить вторую космическую скорость.
Вторая космическая скорость (параболическая скорость, скорость освобождения, скорость убегания) — наименьшая скорость, которую необходимо придать объекту (космическому аппарату), масса которого пренебрежимо мала по сравнению с массой небесного тела (планеты), для преодоления гравитационного притяжения этого небесного тела и покидания круговой орбиты вокруг него.
Предполагается, что после приобретения телом этой скорости оно более не получает негравитационного
ускорения (двигатель выключен, атмосфера отсутствует).
Вторая космическая скорость определяется радиусом и массой небесного тела, поэтому она своя для каждого небесного тела (для каждой планеты) и является его характеристикой. Тело, имеющее около Земли такую скорость, покидает окрестности Земли и становится спутником Солнца.
Параболической вторую космическую скорость называется потому, что тела, имеющие при старте
скорость, в точности равную второй космической, движутся по дуге параболы относительно небесного
тела. Но, если энергии телу придано чуть больше, его траектория перестает быть параболой и становится
гиперболой; если чуть меньше, то она превращается в эллипс. В общем случае все они являются
коническими сечениями.
Вторая космическая скорость для Земли приблизительно равна 11,2 км/с.
Вот мы плавно подошли к тому, а как же нам покинуть пределы Солнечной системы?
Третья космическая скорость — минимальная скорость, которую необходимо придать находящемуся вблизи поверхности Земли телу, чтобы оно могло преодолеть гравитационное притяжение Земли и Солнца и покинуть пределы Солнечной системы.
Рассчитано, что Третья космическая скорость приблизительно равна 16,650 км/с.
Интересный факт — лишь пять космических аппаратов достигли третьей космической скорости и покинули Солнечную систему:
«Пионер-10». Запущенный в 1972 году, он прошёл по пролётной траектории вблизи Юпитера, после чего направился в сторону созвездия Тельца. 1
- «Пионер-11». Запущенный в апреле 1973 года, после изучения Юпитера аппарат был отправлен к Сатурну. После прохождения в 1979 году вблизи Сатурна, никаких дальнейших коррекций курса не производилось, и аппарат отправился в вечное путешествие по направлению к созвездию Орла. 1
- «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Запущенные в 1977 году, они вначале изучали Юпитер и Сатурн. Последней целью «Вояджера-1» был Титан — пролетев вблизи спутника, аппарат получил значительный прирост скорости за счёт гравитационного поля, что в итоге сделало его самым быстрым из всей пятёрки аппаратов. 1
- «Новые горизонты». Запущенный в 2006 году для изучения Плутона. 1
Запущенный в 1977 году космический корабль Вояджер-1, прошел мимо больших планет и в 1989 году
вышел за пределы Солнечной системы.
«Вояджер-1» преодолел границу гелиосферы около 25 августа 2012 года.
Гелиосфера — область околосолнечного пространства, в которой плазма солнечного ветра движется относительно Солнца со сверхзвуковой скоростью.
Два космических аппарата программы «Вояджер» исследовали внешние границы гелиосферы, пройдя через терминальный шок и гелиосферу. «Вояджер-1» столкнулся с гелиопаузой 25 августа 2012 года, когда космический аппарат измерил внезапное сорокакратное увеличение плотности плазмы. «Вояджер-2» пересек гелиопаузу 5 ноября 2018 года. Поскольку гелиопауза отмечает границу между веществом, происходящим от Солнца, и веществом, происходящим из остальной галактики, космические аппараты, которые покидают гелиосферу (например, два «Вояджера»), находятся в межзвездном пространстве.
Помимо первой, второй и третьей, существует также Четвёртая космическая скорость.
Четвёртая космическая скорость — минимально необходимая скорость тела, позволяющая преодолеть
притяжение галактики в данной точке. Численно равна квадратному корню из
гравитационного потенциала в данной точке галактики (если выбрать гравитационный потенциал равным нулю на бесконечности).
Четвёртая космическая скорость не постоянна для всех точек галактики, а зависит от координаты. По
оценкам, в районе нашего Солнца четвёртая космическая скорость составляет около 550 км/с.
Ну что ж, пришло время подвести итоги сегодняшней заметки.
За более, чем 80 лет исследования Вселенной, лишь пяти космическим кораблям удалось покинуть пределы Солнечной системы и продолжить бороздить космические пространства. Практических знаний о нашей прекрасной Вселенной не так уж и много. Есть простор для изучения, освоения и развития!
Понравилась статья? Поделись ею в соцсетях и оставь комментарий!
Ну а я не прощаюсь ;-)