Невозможность стыковки на орбите
На модерации
Отложенный
Когда-то, давно, ещё до полётов в космос, в американском научном журнале «Asnounding Science Fiction» была помещена заметка, доказывающая невозможность каких-либо механических контактов на орбите на орбите Земли. Автор приводил несложные выкладки. Предположим, в космосе необходимо состыковать орбитальную станцию и транспортный корабль. На Земле ведутся испытания стыковки, в которых проверяется надёжность амортизаторов, которые должны погасить скорость 2 м/сек. При массе корабля 10 тонн, например, полное торможение потребует погасить Ek = m(v12 – v22)/2 = 20 кДж кинетической энергии.
Однако на орбите Земли, когда перепад скоростей будет составлять 8002 – 8000 м/сек, амортизационный механизм вынужден будет погасить несколько иное количество энергии космического корабля:
Ek = 1000 (80022 – 8000 2)/2 = 160020 кДж!
Ясно, амортизационный механизм на это не рассчитан, ибо выделение такого количества энергии в земных условиях равносильно полному торможению корабля от скорости
V1 = = 178,9 м/сек
Разумеется, автор этих расчетов ошибается, на самом деле амортизатор должен поглощать много больше энергии.
Ведь Земля сама движется вокруг Солнца со скоростью 30 км/сек. С учётом этого имеем
E k = 10 (300022 - 300002)/2 = 600020 кДж.
Далее, вместе с Солнцем все объекты на Земле перемещаются вокруг центра Галактики со скоростью примерно 250 км/сек, и амортизатор теперь должен гасить
Ek = 10 (2500022 – 250000 2) 5000000 кДж.
Не нравится? Попробуем пойти иным путём. Положим, амортизатор тормозит ракету на испытательном стенде в течение одной секунды, создавая среднее ускорение
a = (v1 – v2)/t = 2/1 = 2 м/сек2.
При этом пружины его развивают усилие F = ma = 10 2 = 20 кН. За эту секунду и станция и транспортный корабль проходят в космическом пространстве вокруг центра Галактики путь около 250 000 метров. Действие силы в 20кН на пути 250 000 метров как раз и даст выход кинетической энергии 5 миллиардов Дж.
Комментарии
Кстати, Science Fiction - это в переводе "научная фантастика". Я бы не искал научную истину в фантастическом журнале (кстати, название приведено с ошибкой).
"Земля сама движется вокруг Солнца со скоростью ... вместе с Солнцем все объекты на Земле перемещаются вокруг центра Галактики ..." - гасить нужно не скорость Земли относительно Солнца и т.д., а скорость корабля относительно станции.
"перепад скоростей будет составлять 8002 – 8000 м/сек." - чьи это скорости, относительно чего?
2. Старайтесь писать только о том, что знаете, старайтесь не писать о том, чего не знаете.
3. Старайтесь не грубить. Грубость уменьшила бы доказательную силу ваших аргументов, если бы они у вас были.
Впервые, в очень юном возрасте, я увидел на этом рисунке два корабля, несущиеся навстречу друг другу, каждый со скоростью 7,9 км/с - жуткое зрелище. Наверное, "виноват" в этом был И.Ефремов - как раз перед этим я читал "Сердце Змеи".
1. не "Asnounding", а "Astounding".
2. называть научным журнал "Astounding Science Fiction", т.е. "Восхитительная научная фантастика" - это нечто... Примерно как журнал "Юный техник", ориентированный на любознательных школьников, считать научным изданием Академии Наук :-)))
А по сути заметки можно сказать следующее:
те выкладки наверняка предлагались в виде задачки, где нужно найти противоречие. Автор заметки не только не сумел решить эту школьную задачку, но и ещё больше её запутал. Потому что просто не понимает, что такое передаваемая при столкновении энергия и как её нужно интерпретировать. На самом деле погашаемая тормозным устройством разница в скоростях абсолютно не зависит от того, в какой системе отсчёта её вычислять. А формула, предложенная в той задачке, описывает разницу между кинет. энергиями тел, посчитанными в воображаемой абсолютной (мировой) системе координат.