Космическая скорость

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Косми́ческие ско́рости (первая v1, вторая v2, третья v3 и четвёртая v4) — ха­рак­тер­ные кри­тические ско­ро­сти дви­же­ния кос­мических объ­ек­тов в гра­ви­та­ци­он­ных по­лях не­бес­ных тел и их сис­тем. Космические скорости ис­поль­зу­ют­ся для ха­рак­те­ри­сти­ки ти­па дви­же­ния кос­мического ап­па­ра­та в сфе­ре дей­ст­вия не­бес­ных тел: Солн­ца, Зем­ли и Лу­ны, других пла­нет и их естественных спутни­ков, а так­же астероидов и ко­мет.

По определению, космическая скорость — это минимальная начальная скорость, которую необходимо придать объекту (например, космическому аппарату) на поверхности небесного тела в отсутствие атмосферы, чтобы:

  • v1 — объект стал искусственным спутником центрального тела, то есть стал вращаться по круговой орбите вокруг него на нулевой или пренебрежимо малой высоте относительно поверхности;
  • v2 — объект преодолел гравитационное притяжение центрального тела и начал дви­гать­ся по параболической ор­би­те, получив тем самым возможность уда­лить­ся на бес­ко­неч­но боль­шое рас­стоя­ние от него;
  • v3 — при запуске с планеты объект покинул планетную систему, преодолев притяжение звезды, то есть это параболическая скорость относительно звезды;
  • v4 — при запуске из планетной системы объект покинул галактику.

Космические скорости мо­гут быть рас­счи­та­ны для лю­бо­го уда­ле­ния от цен­тра Зем­ли. Однако в кос­мо­нав­ти­ке час­то ис­поль­зу­ют­ся ве­ли­чи­ны, рас­счи­тан­ные конкретно для по­верх­но­сти ша­ро­вой од­но­род­ной мо­де­ли Зем­ли ра­диу­сом 6371 км.

Первая космическая скорость[править | править вики-текст]

Квадрат круговой (первой космической) скорости с точностью до знака равен ньютоновскому потенциалу Φ на поверхности небесного тела (при выборе нулевого потенциала на бесконечности):

где M — масса небесного тела, R — его радиус, G — гравитационная постоянная.

Ес­ли ско­рость КА в мо­мент вы­во­да на ор­би­ту пре­вы­ша­ет кру­го­вую, его ор­би­той бу­дет эл­липс с фо­ку­сом в цен­тре при­тя­же­ния.

Вторая космическая скорость[править | править вики-текст]

Между первой и второй космическими скоростями в нерелятивистском случае существует простое соотношение:

Квадрат скорости убегания (второй космической скорости) равен удвоенному ньютоновскому потенциалу на поверхности тела, взятому с обратным знаком:

Вторая космическая скорость (параболическая скорость, скорость убегания) обычно определяется в предположении отсутствия каких-либо других небесных тел. Например, для Луны скорость убегания равна 2,4 км/с, несмотря на то, что в действительности для удаления тела на бесконечность с поверхности Луны необходимо преодолеть притяжение Земли, Солнца и Галактики.

Первая и вторая космические скорости для различных небесных тел[править | править вики-текст]

Небесное тело Масса (по отношению к массе Земли)[1] v1, км/с[источник?] v2, км/с[2]
Луна 0,0123 1,680 2,4
Меркурий 0,0553 3,05 4,3
Венера 0,815 7,356 10,4
Земля 1 7,91 11,2
Марс 0,107 3,546 5,0
Юпитер 317,8 43 59,5
Сатурн 95,2 25 35,5
Уран 14,5 15,6 21,3
Нептун 17,1 16,7 23,5
Солнце 333 000 436,7 617,7
Сириус B 325 675 4 711,8 6 663,5
Нейтронная звезда ок. 666 000 ок. 200 000

Третья космическая скорость[править | править вики-текст]

КА, на­чаль­ная ско­рость ко­то­ро­го не мень­ше треть­ей космической скорости, в со­стоя­нии пре­одо­леть при­тя­же­ние Солн­ца и на­все­гда по­ки­нуть пре­де­лы Сол­неч­ной сис­те­мы. Толь­ко на кос­мических ко­раб­лях, ко­то­рым дос­туп­ны та­кие ско­ро­сти, прин­ци­пи­аль­но мо­гут быть осу­ще­ст­в­ле­ны пи­ло­ти­руе­мые меж­звёзд­ные пе­ре­лё­ты к пла­нет­ным сис­те­мам других звёзд.

Четвёртая и пятая космическая скорости[править | править вики-текст]

Четвёртая космическая скорость используется довольно редко.

Ещё реже в некоторых источниках встречается понятие «пятая космическая скорость». Это скорость, позволяющая добраться до иной планеты звездной системы вне зависимости от разности плоскостей эклиптики планет. Например, для Солнечной системы и, конкретно, для Земли, чтобы орбита межпланетного перелета была перпендикулярной к земной орбите, нужна скорость запуска 43,6 километра в секунду[3]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Dr. David R. Williams. Planetary Fact Sheet - Ratio to Earth Values (англ.). NASA. Проверено 16 ноября 2017.
  2. Dr. David R. Williams. Planetary Fact Sheet - Metric (англ.). NASA. Проверено 16 ноября 2017.
  3. Анатолий Шибанов. Заботы космического архитектора

Литература[править | править вики-текст]