Jeder Gegenstand, der hochgeschleudert wird, landet früher oder später auf der Erdoberfläche, sei es ein Stein, ein Stück Papier oder eine einfache Feder. Gleichzeitig drehen sich ein vor einem halben Jahrhundert ins All geschossener Satellit, eine Raumstation oder der Mond in ihren Umlaufbahnen weiter, als wären sie von der Schwerkraft unseres Planeten überhaupt nicht betroffen. Warum passiert dies? Warum droht der Mond nicht auf die Erde zu fallen und die Erde bewegt sich nicht auf die Sonne zu? Werden sie nicht von der Schwerkraft beeinflusst?
Aus dem Schulphysikkurs wissen wir, dass die universelle Gravitation jeden materiellen Körper beeinflusst. Dann wäre es logisch anzunehmen, dass es eine bestimmte Kraft gibt, die die Wirkung der Schwerkraft neutralisiert. Diese Kraft wird Zentrifugalkraft genannt. Seine Wirkung ist leicht zu spüren, indem man eine kleine Last an ein Ende des Fadens bindet und ihn um den Umfang dreht. Dabei gilt: Je höher die Drehzahl, desto stärker die Spannung des Fadens undJe langsamer wir die Last drehen, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie herunterfällt.
Damit kommen wir dem Konzept der "kosmischen Geschwindigkeit" sehr nahe. Kurz gesagt kann sie als die Geschwindigkeit beschrieben werden, mit der ein Objekt die Schwerkraft eines Himmelskörpers überwinden kann. Als Himmelskörper kann ein Planet, sein Satellit, das Sonnensystem oder ein anderes System fungieren. Jedes Objekt, das sich im Orbit bewegt, hat Raumgeschwindigkeit. Übrigens hängt die Größe und Form der Umlaufbahn eines Weltraumobjekts von der Größe und Richtung der Geschwindigkeit ab, die dieses Objekt zum Zeitpunkt des Absch altens der Triebwerke erh alten hat, und von der Höhe, in der dieses Ereignis aufgetreten ist.
Raumgeschwindigkeit ist von vier Arten. Der kleinste von ihnen ist der erste. Dies ist die niedrigste Geschwindigkeit, die ein Raumfahrzeug haben muss, um in eine kreisförmige Umlaufbahn einzutreten. Sein Wert kann durch die folgende Formel bestimmt werden:
V1=õ/r, wobei
µ - geozentrische Gravitationskonstante (µ=39860310(9) m3/s2);
r ist die Entfernung vom Startpunkt zum Erdmittelpunkt.
Da unser Planet keine perfekte Kugelform hat (an den Polen ist er etwas abgeflacht), ist der Abstand vom Zentrum zur Oberfläche am Äquator am größten - 6378.1 • 10(3) m, und am wenigsten an den Polen - 6356,8 • 10(3) m. Wenn wir den Durchschnittswert nehmen - 6371 • 10(3) m, dann erh alten wir V1 gleich 7,91 km/s.
Je mehr die kosmische Geschwindigkeit diesen Wert überschreitet, desto länger wird die Umlaufbahn und entfernt sich für alle von der Erdegrößerer Abstand. Irgendwann wird diese Umlaufbahn brechen, die Form einer Parabel annehmen, und das Raumschiff wird in den Weltraum fliegen. Um den Planeten zu verlassen, muss das Schiff die zweite Raumgeschwindigkeit haben. Sie kann mit der Formel V2=√2µ/r berechnet werden. Für unseren Planeten beträgt dieser Wert 11,2 km/s.
Astronomen haben lange festgestellt, wie hoch die kosmische Geschwindigkeit, sowohl die erste als auch die zweite, für jeden Planeten unseres Heimatsystems ist. Sie lassen sich mit den obigen Formeln leicht berechnen, wenn wir die Konstante µ durch das Produkt fM ersetzen, wobei M die Masse des interessierenden Himmelskörpers und f die Gravitationskonstante ist (f=6,673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
Die dritte kosmische Geschwindigkeit wird es jedem Raumschiff ermöglichen, die Schwerkraft der Sonne zu überwinden und das ursprüngliche Sonnensystem zu verlassen. Berechnet man ihn relativ zur Sonne, erhält man einen Wert von 42,1 km/s. Und um von der Erde aus in die sonnennahe Umlaufbahn zu gelangen, müssen Sie auf 16,6 km/s beschleunigen.
Und schließlich die vierte kosmische Geschwindigkeit. Mit seiner Hilfe können Sie die Anziehungskraft der Galaxie selbst überwinden. Sein Wert variiert je nach den Koordinaten der Galaxie. Für unsere Milchstraße beträgt dieser Wert etwa 550 km/s (relativ zur Sonne gerechnet).