Uchinchi kosmik tezlik

Uchinchi kosmik tezlik — bu Yer va Quyoshning tortishish kuchini engib, quyosh tizimini tark etishi uchun Yer yuzasiga yaqin joylashgan jismga berilishi kerak boʻlgan minimal tezlikdir. Taxminan 16,65 km/s ga teng.

Hisoblash

Quyosh tizimini Yer orbitasidan tark etish uchun $m$ massaga ega raketa quyoshga nisbatan $v_{C}$ tezlikka ega boʻlishi kerak, energiyaning saqlanish qonuni bilan bu ifoda quyidagicha belgilanadi:

${\frac {mv_{C}^{2}}{2}}=G{\frac {mM_{C}}{R_{ZC}}},$

bu yerda $M_{C}$ quyosh massasi, $R_{ZC}$ Yer orbitasining radiusi. Demak, raketaning Quyoshga nisbatan talab qilinadigan tezligi:

$v_{C}={\sqrt {\frac {2GM_{C}}{R_{ZC}}}}.$

Raketa Yer bilan birga Quyosh atrofida orbitada harakatlanishi tufayli allaqachon Yerning Quyosh atrofida aylanish tezligiga ega boʻlgan deb hisoblaymiz, uni Nyutonning ikkinchi qonunini qoʻllash orqali topish mumkin:

$G{\frac {M_{C}m}{R_{ZC}^{2}}}={\frac {mv_{Z}^{2}}{R_{ZC}}},$

bu yerda

$v_{Z}={\sqrt {\frac {GM_{C}}{R_{ZC}}}}.$

Binobarin, raketa Quyosh atrofidagi orbitasida Yerning tezlik vektori yoʻnalishi boʻyicha tezlashganda, kosmik raketaning tezligi $v_{RZ}$ Quyosh tizimidan tashqariga chiqish uchun Yerga nisbatan tezligiga teng boʻlishi kerak edi:

$v_{RZ}=v_{C}-v_{Z}=v_{Z}({\sqrt {2}}-1).$

Kemani Yerning tortishish maydonidan olib tashlash uchun unga ikkinchi kosmik tezlik berish kerak.

$v_{2}={\sqrt {\frac {2GM_{Z}}{R_{Z}}}}.$

Shunday qilib, kinetik energiya $E_{k}$ Quyosh tizimini tark etishi uchun kosmik kemaga berilishi kerak boʻlgan kinetik energiya yigʻindisi. $E_{2}$ Yerning tortishish maydonini va kinetik energiyasini tark etish uchun talab qilinadi, $E_{RZ}$ Yer orbitasidan Quyoshning tortishish maydonini tark etishi uchun zarur boʻlgan energiya

${\frac {mv_{3}^{2}}{2}}={\frac {mv_{2}^{2}}{2}}+{\frac {mv_{RZ}^{2}}{2}},$

bu yerda $v_{3}={\sqrt {v_{2}^{2}+v_{RZ}^{2}}}$ .

Bu berdan biz quyidagi formulaga kelamiz:

$v_{3}={\sqrt {({\sqrt {2}}-1)^{2}v_{Z}^{2}+v_{2}^{2}}},$

bu yerda $v_{Z}$ sayyoraning orbital tezligi, $v_{2}$ — sayyora uchun ikkinchi kosmik tezlik.

Raqamli qiymatlarni almashtirib hisoblaymiz (Yer uchun $v_{Z}$ = 29,783 km/s, $v_{2}$ = 11,182 km/s) va uchinchi kosmik tezlikni topamiz:

$v_{3}\approx$ 16,650 km /s .

Amaliy yutuq

Yerdan boshlanayotganda, eksenel aylanish (≈0,5 km/s) va sayyoraning orbital harakatidan (≈29,8 km/s) maksimal darajada foydalangan holda, kema Yerga nisbatan uchinchi kosmik tezlikka allaqachon ~16,6 km/s ga yetishi mumkin. Atmosfera tortishish taʼsirini bartaraf etish uchun kosmik kema bu tezlikni Yer atmosferasidan tashqarida oladi, deb taxmin qilinadi. Uchinchi kosmik tezlikka erishish uchun eng baquvvat uchish ekvator yaqinida amalga oshirilishi kerak, ob’ektning harakati Yerning eksenel aylanishi va Yerning Quyosh atrofida orbital harakati bilan birgalikda yoʻnaltirilishi kerak, yaʼni. uchirish mahalliy yarim tunda kosmodromda amalga oshirilishi kerak. Bunday holda, apparatning Quyoshga nisbatan tezligi boʻladi.

Uchinchi kosmik tezlikka erishgan apparatning traektoriyasi parabola shoxchasining bir qismi boʻladi va Quyoshga nisbatan tezlik asimptotik tarzda nolga moyil boʻladi.

29,8 + 16,6 + 0,5 = 46,9 km/s.

2023 yil boshida birorta ham kosmik kema Yer yaqinidan uchinchi kosmik tezlik bilan chiqib ketmadi. "New Horizons" kosmik kemasi Yerni tark etishning eng yuqori tezligiga ega edi; bu tezlik 16,26 km/s(geliosentrik tezlik 45 km/s) edi, bu uchinchi kosmik tezlikdan 0,34 km/s kam. Ammo 2007 yilda Yupiter yaqinidagi tortishish manevri tufayli u yana 4 km/s ni qoʻshdi, bu esa kelajakda geliosferani ishonchli tark etishga imkon beradi. Missiyasining asosiy qismi (Plutonni oʻrganish) oxirida Yangi ufqlar Quyoshdan taxminan 14 km / s geliotsentrik tezlik bilan uzoqlashdi. Geliosferani allaqachon tark etgan boshqa kosmik kemalar ham xuddi shunday tezlashdi (Voyager 1, Voyager 2, Pioneer 10 va Pioneer 11). Ularning barchasi Yer yaqinidan uchinchi kosmik tezlikdan sezilarli darajada kamroq tezlik bilan chiqib ketishdi.

Manbalar

• Tretya kosmicheskaya skorost // Bolshaya sovetskaya ensiklopediya : [v 30 t.] / gl. red. A. M. Proxorov. — 3-e izd. — M. : Sovetskaya ensiklopediya, 1969—1978.
• Kabardin O. F., Orlov V. A. Ponomareva A. V. Fakultativniy kurs fiziki. 8 klass. — M.: Prosveщenie, 1985 — s. 178
• Galuzo I. V. Astronomiya : ucheb. posobie dlya 11-go kl. obщeobrazovat. uchrejdeniy s rus. yaz. obucheniya / I. V. Galuzo, V. A. Golubev, A. A. Shimbalyov. — 2-e izd., peresmotr. — Minsk: Nar. asveta, 2009. — S. 70. — ISBN 978-985-03-1083-5.
• New Horizons Mission to Pluto — Windows to the Universe. Data obraщeniya: 20 aprelya 2015. Arxivirovano 18 aprelya 2015 goda.

Havolalar

• Kosmik tezliklar haqida batafsil…