Ракети

Розглянемо спрощену модель ракети. Вона складається з двох частин – оболонки і знаходиться в ній палива. При згорянні палива усередині оболонки утворюється газ. Цей газ має величезні температуру і тиск, тому він з великою швидкістю виривається з спеціального отвору в оболонці – сопла ракети, відштовхуючи оболонку в протилежному напрямку.

Перед польотом ракета покоїться відносно Землі, і тому її імпульс дорівнює нулю. Після вильоту з оболонки газ набуває імпульс mrvr. Якщо не враховувати дію сили тяжіння, то оболонку і паливо можна вважати замкнутою системою і застосувати закон збереження імпульсу.

З цього виразу видно, що швидкість оболонки визначається швидкістю газу і відношенням маси газу до маси оболонки. Маса газу дорівнює масі згорає палива.

Для здійснення космічних польотів необхідно, щоб оболонка ракети досягала величезних швидкостей – не менших за ніж перша космічна швидкість. Тому маса палива повинна перевищувати масу оболонки в кілька разів, а досягти цього дуже важко. Саме в оболонці поміщаються орбітальні космічні апарати, в яких можуть знаходитися космонавти і спеціальна апаратура. Крім того, паливо не згорає миттєво і внаслідок цього, по-перше, маса оболонки збільшується за рахунок запасів палива, по-друге, імпульс вилітає з сопла газу менше розрахованого. Доводиться враховувати і той факт, що паливо не може горіти в безповітряному просторі, і необхідно поміщати в оболонку запаси окислювача – кисне- або фторосодер-жащего речовини. Не забудемо ще, що на старт ракети діє сила тяжіння. Таким чином, для досягнення ракетою першої космічної швидкості необхідно, щоб маса палива перевершувала масу оболонки в десятки разів! Наприклад, ракета-носій «Схід» при повній масі 267 т могла підняти не більше 1,35 т корисного вантажу. Ракета-носій серії «Союз» при стартовій масі близько 310 т могла нести корисний вантаж масою до 7 т. Сучасні потужні ракети-носії дозволяють піднімати на орбіту вантаж масою до 100 т, маючи при цьому стартову масу близько 2400 т.

Посилання на основну публікацію