Всё начинается с законов движения, сформулированных Исааком Ньютоном в XVII веке. Эти законы легли в основу классической механики и до сих пор остаются актуальными для описания движения объектов, как на Земле, так и в космосе.
Первый закон Ньютона
Первый закон Ньютона, также известный как закон инерции, утверждает, что объект остаётся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока на него не подействует внешняя сила. Этот закон объясняет, почему космические аппараты могут двигаться в вакууме: в отсутствие трения и других сопротивлений они могут продолжать двигаться бесконечно, если не подействует какая-либо сила.
Второй закон Ньютона
Второй закон Ньютона гласит, что ускорение объекта пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально его массе. Это выражается формулой F = ma, где F – сила, m – масса, а a – ускорение. Этот закон позволяет нам рассчитывать, как быстро будет двигаться космический аппарат при запуске или маневрировании в космосе.
Третий закон Ньютона
Третий закон Ньютона утверждает, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Это принцип лежит в основе работы ракетных двигателей: когда ракета выбрасывает газовые струи назад, она получает реактивное движение вперёд.
Гравитация – это сила, которая удерживает объекты на орбите. Закон всемирного тяготения, также сформулированный Ньютоном, описывает, как два объекта притягиваются друг к другу с силой, пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
Закон всемирного тяготения
Формула закона всемирного тяготения выглядит следующим образом:
F = m>1m>2/r>2
где:
F – сила гравитационного взаимодействия,
G – гравитационная постоянная,
m1 и m2 – массы взаимодействующих объектов,
r – расстояние между центрами масс объектов.
Эта формула позволяет нам рассчитать силу, с которой Земля притягивает космический аппарат, а также силу, с которой аппарат притягивает Землю. Это взаимодействие является основой для понимания орбитального движения.
Орбита – это путь, по которому объект движется вокруг другого объекта под действием гравитации. Орбиты могут быть различными по форме и типу, и понимание этих различий критически важно для планирования космических миссий.
Круговая орбита – это орбита, в которой расстояние от центрального тела остаётся постоянным. Круговые орбиты часто используются для спутников, поскольку они обеспечивают стабильное положение относительно Земли.