1. ZEME UN DEBESIS. Elektroniskā grāmata: Kosmiskie ātrumi

1.2. Kosmiskie lidojumi

Kosmiskie ātrumi

20. gadsimta zinātnes un tehnikas sasniegumi deva iespēju realizēt lidojumus kosmosā. Kosmiskais lidojums balstās uz reaktīvās kustības principu. Gāze vai cita darbviela tiek izsviesta no dzinēja vienā virzienā, bet pati raķete saskaņā ar impulsa nezūdamības likumu kustas pretējā virzienā. Lai raķete nokļūtu kosmosā, tai jāsasniedz pirmais kosmiskais ātrums. Tad tā kustēsies pa riņķveida orbītu apkārt zemeslodei. Uz Zemes pirmā kosmiskā ātruma vērtība ir 7,91 km/s.

Aprēķini rāda, ka sasniegt vajadzīgo ātrumu ar vienpakāpes raķeti ir ļoti sarežģīti. Liela ātruma iegūšanai vajadzīgs liels degvielas daudzums, savukārt šīs degvielas pacelšanai vajadzīga papildu degviela, utt. Tāpēc kosmiskajiem lidojumiem izmanto daudzpakāpju raķetes. Raķete startē no Zemes, ar pirmās pakāpes dzinēja un degvielas krājumu palīdzību sasniedz noteiktu ātrumu, tad pirmā pakāpe tiek nomesta. Tālāk tiek iedarbināts otrās pakāpes dzinējs un tērēti otrās pakāpes degvielas krājumi, utt., līdz raķete nonāk kosmosā. Atkarībā no veicamā uzdevuma, raķetei var būt divas, trīs, vai četras pakāpes. Arī daudzpakāpju raķetē lielāko daļu vietas aizņem degviela. Derīgā krava sastāda tikai dažus procentus no raķetes starta masas.

Kosmiskās raķetes lidojums

Tipiska kosmiskās raķetes lidojuma shēma. Eiropas Kosmiskās aģentūras (ESA) attēls.

Kad kosmiskais aparāts ir nonācis orbītā, tas kustas pēc inerces ar izslēgtiem dzinējiem. Šī kustība var turpināties praktiski mūžīgi, ja neņemam vērā bremzēšanos Zemes atmosfēras augšējos slāņos un citus nebūtiskus efektus. Dzinēji vajadzīgi vienīgi tad, ja kosmiskais aparāts jāpārvieto uz citu orbītu. Ja kosmiskā aparāta ātrums sasniedz vai pārsniedz otro kosmisko ātrumu, tad tas aizlido projām no attiecīgā debess ķermeņa un vairs pie tā neatgriežas. Otrais kosmiskais ātrums uz Zemes ir 11,19 km/s. Otro kosmisko ātrumu sasniegušais aparāts neriņķo vairs ap Zemi, bet gan ap Sauli, un var veikt lidojumu no vienas planētas uz otru.

Trajektorijas ap Zemi

Dažādi kustības trajektoriju veidi. C - kustība ar pirmo kosmisko ātrumu; D - ātrums lielāks par pirmo kosmisko ātrumu, bet mazāks par otro kosmisko ātrumu. E - kustība ar otro kosmisko ātrumu.

Aplūko animācijā Zemes mākslīgā pavadoņa kustību ap Zemi. Kustības trajektorija atkarīga no sākuma ātruma. Pavadoņa palaišanas ātrumu animācijā var mainīt nospiežot "+" un "-" taustiņus. Pie cik liela minimālā ātruma pavadonis pārvietosies ap Zemi pa riņkveida orbītu? Salīdzini to ar pirmā kosmiskā ātruma vērtību!

Par kosmiskajiem ātrumiem lasi vēl: projektā "Astronomija tīklā"