Tout objet, étant jeté, finit tôt ou tard sur la surface de la terre, que ce soit une pierre, un morceau de papier ou une simple plume. Dans le même temps, un satellite lancé dans l'espace il y a un demi-siècle, une station spatiale ou la Lune continuent de tourner sur leurs orbites, comme si elles n'étaient pas du tout affectées par la force de gravité de notre planète. Pourquoi cela arrive-t-il? Pourquoi la Lune ne menace-t-elle pas de tomber sur la Terre et la Terre ne se déplace-t-elle pas vers le Soleil ? Ne sont-ils pas affectés par la gravité ?
Depuis le cours de physique de l'école, nous savons que la gravitation universelle affecte tout corps matériel. Il serait alors logique de supposer qu'il existe une certaine force qui neutralise l'effet de la gravité. Cette force est appelée centrifuge. Son action est facile à sentir en attachant une petite charge à une extrémité du fil et en la faisant tourner autour de la circonférence. Dans ce cas, plus la vitesse de rotation est élevée, plus la tension du fil est forte, etplus nous faisons tourner la charge lentement, plus elle risque de tomber.
Ainsi, nous sommes très proches du concept de "vitesse cosmique". En un mot, il peut être décrit comme la vitesse qui permet à tout objet de vaincre la gravité d'un corps céleste. Une planète, son satellite, le système solaire ou un autre système peuvent agir comme un corps céleste. Chaque objet qui se déplace en orbite a une vitesse spatiale. Soit dit en passant, la taille et la forme de l'orbite d'un objet spatial dépendent de la magnitude et de la direction de la vitesse que cet objet a reçue au moment où les moteurs ont été éteints, et de l' altitude à laquelle cet événement s'est produit.
La vitesse spatiale est de quatre sortes. Le plus petit d'entre eux est le premier. C'est la vitesse la plus basse qu'un vaisseau spatial doit avoir pour entrer sur une orbite circulaire. Sa valeur peut être déterminée par la formule suivante:
V1=√µ/r, où
µ - constante gravitationnelle géocentrique (µ=39860310(9) m3/s2);
r est la distance entre le point de lancement et le centre de la Terre.
En raison du fait que la forme de notre planète n'est pas une boule parfaite (aux pôles, elle est quelque peu aplatie), la distance entre le centre et la surface est la plus grande à l'équateur - 6378,1 • 10(3) m, et moins aux pôles - 6356,8 • 10(3) m. Si nous prenons la valeur moyenne - 6371 • 10(3) m, alors nous obtenons V1 égal à 7,91 km/s.
Plus la vitesse cosmique dépasse cette valeur, plus l'orbite s'allongera, s'éloignant de la Terre pour tousplus grande distance. À un moment donné, cette orbite se cassera, prendra la forme d'une parabole, et le vaisseau spatial ira surfer sur l'espace. Pour quitter la planète, le vaisseau doit avoir la deuxième vitesse spatiale. Il peut être calculé à l'aide de la formule V2=√2µ/r. Pour notre planète, cette valeur est de 11,2 km/s.
Les astronomes ont depuis longtemps déterminé à quoi correspond la vitesse cosmique, à la fois la première et la seconde, pour chaque planète de notre système natal. Ils sont faciles à calculer à l'aide des formules ci-dessus, si l'on remplace la constante µ par le produit fM, dans lequel M est la masse du corps céleste d'intérêt, et f est la constante gravitationnelle (f=6,673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
La troisième vitesse cosmique permettra à n'importe quel vaisseau spatial de surmonter la gravité du Soleil et de quitter le système solaire natif. Si vous le calculez par rapport au Soleil, vous obtenez une valeur de 42,1 km/s. Et pour entrer dans l'orbite quasi solaire depuis la Terre, vous devrez accélérer à 16,6 km/s.
Et, enfin, la quatrième vitesse cosmique. Avec son aide, vous pouvez surmonter l'attraction de la galaxie elle-même. Sa valeur varie en fonction des coordonnées de la galaxie. Pour notre Voie lactée, cette valeur est d'environ 550 km/s (calculée par rapport au Soleil).
