Космический корабль и притяжение Земли

Космический корабль должен разгоняться с помощью ракетного двигателя, чтобы преодолеть притяжение Земли. А нельзя ли использовать для этого не двигатель, а... само притяжение Земли? Оказывается, в одном случае такой вариант возможен.

Космический корабль должен разгоняться с помощью ракетного двигателя, чтобы преодолеть притяжение Земли

Все дело в том, что в расчетах движения космического корабля, его обычно принимают за материальную точку: ведь размеры корабля ничтожны в сравнении с размерами небесных тел. Но космический корабль не точка, а протяженное тело, обладающее определенными размерами и формой. Поэтому притяжение Земли, действующее на него, несколько отличается от того, которое действовало бы, если б вся масса корабля была сосредоточена в одной точке. Эта разница довольно ощутима, если космический корабль обладает значительной длиной. Но для обычных кораблей и спутников она невелика, и на нее можно не обращать внимания.

Например, если космический корабль состоит из двух шаров, которые можно подтягивать друг к другу и разводить на большие расстояния, соединенных стержнем, перпендикулярным к продолжению радиуса Земли, то на каждый из шаров действует сила притяжения, направленная под углом к соединительному стержню. Равнодействующую этих сил несколько меньше той силы тяготения, которая действовала бы на центр стержня, если бы в нем была сосредоточена вся масса космического корабля.

Получается, "растягивая" такой космический корабль, появляется некоторая отталкивающая радиальная сила и его движение вокруг Земли происходит по орбите, несколько отличающейся от "кеплеровской".

Соединив шары в наиболее удаленной точке орбиты – апогее, космический корабль превратиться практически в материальную точку, и его движение будет происходить уже по "кеплеровской" орбите. Если в перигее развести шары на прежнее расстояние, то появится упомянутая "отталкивающая сила". При этом орбита дальнейшего движения окажется более вытянутой и на втором витке апогейное расстояние окажется несколько большим, чем на первом. Таким образом, можно заставить космический корабль двигаться по раскручивающейся спирали до тех пор, пока он не преодолеет притяжение Земли.

Сколько же времени понадобится на разгон этим методом? Если космический корабль длиной в 140 км начнет движение на расстоянии 2 тыс. км от центра Земли, то на разгон уйдет около двух лет. 80 лет понадобится чтобы преодолеть притяжение Солнца при начальном расстоянии около 700 тыс. км от него.

Ученые подсчитали, что чем больше масса небесного тела и чем ближе к нему космический корабль, тем быстрее можно побороть притяжение с помощью такого метода. Так, например, находясь на расстоянии двадцати тысяч километров от центра известной сверхплотной звезды – белого карлика Сириус В, космический корабль мог бы уйти по раскручивающейся спирали в космос всего за полтора часа.

Возможно ли создать такой пульсирующий космический корабль? Наверное, это дело техники будущего. Во всяком случае, теоретическая возможность существует.

Инструменты