Qualquer objeto, sendo lançado para cima, mais cedo ou mais tarde acaba na superfície da terra, seja uma pedra, um pedaço de papel ou uma simples pena. Ao mesmo tempo, um satélite lançado no espaço há meio século, uma estação espacial ou a Lua continuam a girar em suas órbitas, como se não fossem afetadas pela força da gravidade do nosso planeta. Por que isso está acontecendo? Por que a Lua não ameaça cair na Terra, e a Terra não se move em direção ao Sol? Eles não são afetados pela gravidade?
Do curso de física da escola, sabemos que a gravitação universal afeta qualquer corpo material. Então seria lógico supor que existe uma certa força que neutraliza o efeito da gravidade. Essa força é chamada centrífuga. Sua ação é fácil de sentir amarrando uma pequena carga em uma extremidade do fio e girando-a ao redor da circunferência. Neste caso, quanto maior a velocidade de rotação, mais forte será a tensão da linha equanto mais devagar girarmos a carga, maior a probabilidade de ela cair.
Assim, estamos muito próximos do conceito de "velocidade cósmica". Em poucas palavras, pode ser descrito como a velocidade que permite que qualquer objeto supere a gravidade de um corpo celeste. Um planeta, seu satélite, o sistema solar ou outro sistema pode atuar como um corpo celeste. Todo objeto que se move em órbita tem velocidade espacial. A propósito, o tamanho e a forma da órbita de um objeto espacial dependem da magnitude e direção da velocidade que esse objeto recebeu no momento em que os motores foram desligados e da altitude em que esse evento ocorreu.
A velocidade espacial é de quatro tipos. O menor deles é o primeiro. Esta é a velocidade mais baixa que uma espaçonave deve ter para entrar em uma órbita circular. Seu valor pode ser determinado pela seguinte fórmula:
V1=õ/r, onde
µ - constante gravitacional geocêntrica (µ=39860310(9) m3/s2);
r é a distância do ponto de lançamento até o centro da Terra.
Devido ao fato de que a forma do nosso planeta não é uma bola perfeita (nos polos é um pouco achatada), a distância do centro à superfície é maior no equador - 6378,1 • 10(3) m, e menos nos polos - 6356,8 • 10(3) m. Se tomarmos o valor médio - 6371 • 10(3) m, obtemos V1 igual a 7,91 km/s.
Quanto mais a velocidade cósmica ultrapassar esse valor, mais alongada a órbita adquirirá, afastando-se da Terra para todosmaior distância. Em algum momento, essa órbita vai quebrar, tomar a forma de uma parábola, e a espaçonave irá surfar no espaço. Para deixar o planeta, a nave deve ter a segunda velocidade espacial. Pode ser calculado usando a fórmula V2=√2µ/r. Para o nosso planeta, esse valor é 11,2 km/s.
Os astrônomos há muito determinaram qual a velocidade cósmica, tanto a primeira quanto a segunda, para cada planeta do nosso sistema nativo. Eles são fáceis de calcular usando as fórmulas acima, se substituirmos a constante µ pelo produto fM, em que M é a massa do corpo celeste de interesse e f é a constante gravitacional (f=6,673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
A terceira velocidade cósmica permitirá que qualquer espaçonave supere a gravidade do Sol e deixe o sistema solar nativo. Se você calcular em relação ao Sol, obtém um valor de 42,1 km / s. E para entrar na órbita quase solar a partir da Terra, você precisará acelerar para 16,6 km/s.
E, finalmente, a quarta velocidade cósmica. Com sua ajuda, você pode superar a atração da própria galáxia. Seu valor varia dependendo das coordenadas da galáxia. Para nossa Via Láctea, esse valor é de aproximadamente 550 km/s (quando calculado em relação ao Sol).
