Аннотация: Небольшой рассказ, проясняющий принцип рективного движения и полета ракет Прошу, нет - настаиваю оставлять отзывы и жестко критиковать!!!
Почему летает ракета
Наверняка вы видели по телевизору как взлетает космическая ракета. Из-под нее вырывается пламя и клубы дыма, она медленно-медленно отрывается от земли и, постепенно набирая скорость, устремляется в небо, оставляя за собой лишь дымный след. В этой ракете, на самой ее верхушке, находятся отважные космонавты, которые бесстрашно работают на космических кораблях, или какие-нибудь специальные спутники, без которых вы не могли бы смотреть телевизор.
Космическая ракета - это громадина, которая может быть высотой с пятнадцатиэтажный дом или даже больше. Но есть еще ракеты поменьше, с их помощью ученые изучают атмосферу нашей земли, проводят разные эксперименты. А есть и совсем маленькие ракеты, и вы их конечно же видели - многие фейерверки - это маленькие ракеты.
Что же получается - и огромная космическая ракета, и фейерверк - одно и то же?
Как бы это было ни удивительно, но можно сказать, что да! Ведь какими бы они не были разными, у них есть то, что делает ракету ракетой - реактивный двигатель.
А-а-а, скажете вы, реактивный двигатель, слышали о таком. Да, в наш век о реактивном двигателе знают все от мала до велика. Но вот как он работает, почему с его помощью можно летать в космос - об этом знают не многие. А это не так уж и сложно!
Оказывается, что ракету изобрели очень и очень давно, произошло это в Китае больше двух тысяч лет назад. Но на этих ракетах не летали в космос, а придуманы они были для развлечения - это и были фейерверки. Да, вот так дано люди знают о ракетах!
Из китайских летописей можно узнать, что как-то раз один чудак привязал к стулу много-много таких ракет, сам сел в этот стул и поджег фитиль... Когда дым рассеялся ни стула, ни чудака уже не было, люди подумали, что он улетел на небо и остался там жить. Что же произошло на самом деле никто и никогда уже не узнает. Но можно смело утверждать, что уже тогда люди поняли, что с помощью ракет можно летать! Правда это очень опасно, поэтому больше никто не хотел рисковать.
Примерно тысячу лет назад китайцы стали использовать ракеты для войны. Это были все те же фейерверки, только их прикрепляли к стрелам и запускали в сторону врага. И эти ракеты почти в неизмененном виде использовались очень долго.
Прогресс, как известно, не стоит на месте, и ракеты все время усовершенствовались. В разных странах ученые придумывали все новые и новые ракеты, которые летали все лучше и дальше.
Вы, конечно же, слышали о "Катюше"? Это наше оружие во время Великой Отечественной войны очень сильно напугало немцев. А ведь "Катюша" запускала именно ракеты!
Но были люди, которые не хотели делать ракеты для войны, а хотели использовать их для мирных целей, для полетов в космос, на Луну, на другие планеты...
Один такой ученый жил в нашей стране сто лет назад, звали его Константин Эдуардович Циолковский. Вы слышали слово "космонавтика"? Эта наука изучает законы полетов в космическом пространстве, и ее придумал Циолковский. Представьте - целую науку придумал один человек! Вот такой он был умный!
Именно Циолковский понял, что только с помощью ракет человек может достичь космоса. Правда для этого нужна очень большая ракета. И он придумал такую ракету, и не одну, но построить их он не мог - ведь это очень трудно для одного человека!
Но Циолковский не был простым мечтателем, он был настоящим ученым. Он постоянно проводил расчеты и эксперименты, им было выведено много законов, по которым и сейчас строятся все ракеты и реактивные двигатели. Еще Константин Эдуардович писал книги, в которых он описывал космическую технику будущего и жизнь человека в космосе.
Циолковский - не единственный человек, который был увлечен космосом. И в нашей стране, и за границей были молодые ученые, которые тоже верили в то, что только с помощью ракет можно подняться на огромную высоту, до самого космического пространства.
Как-то раз эти люди собрались вместе, организовав специальную Группу изучения реактивного движения. Было это почти восемьдесят лет назад. В этой группе было несколько человек и все они мечтали о полетах к другим планетам. Но и они, так же как и Циолковский, не были простыми мечтателями, они очень много и серьезно работали, придумывали новые реактивные двигатели, строили небольшие ракеты и проводили эксперименты.
И вот одним летним днем эти молодые ученые запустили первую свою ракету. Она поднялась не высоко - даже ниже, чем самолеты того времени, но это было настоящей победой! Почему?
Все дело в том, что все ракеты, которые строились в то время, работали на порохе, конечно, этот порох был уже не такой, какой был в фейерверках, но для ракет такой порох не очень подходил. А это первая ракета была жидкостной. Нет, она, конечно, не была сделана из воды! На этой ракете был специальный жидкостный реактивный двигатель, который работал на жидком топливе - керосине. А такой двигатель было ох как нелегко сделать!
Ракета была небольшой - чуть выше взрослого человека, но ее можно назвать "бабушкой" всех современных космических ракет, а называлась она ГИРД-9. А людей, которые создали и запустили ее, тоже можно назвать отцами космонавтики, ведь именно они потом придумали первые большие космические ракеты, на которых космонавты летают в космос.
Одного из этих людей звали Сергей Павлович Королев, вы наверняка слышали это имя. Его называли Главный конструктор, потому что именно под его руководством строились все ракеты. И первый в мире искусственный Спутник Земли в космос доставила его ракета. Это было 4 октября 1957 года.
И вы, конечно же, знаете первого космонавта Земли Юрия Алексеевича Гагарина. И опять же Королев придумал ракету, на которой Гагарин 12 апреля 1961 года совершил свой героический полет. Теперь этот день называется "День космонавтики" и отмечается во всем мире как праздник.
С той поры прошло уже почти пятьдесят лет, в космосе побывали сотни космонавтов и тысячи спутников, и все благодаря идеям Циолковского и ракетам Королева!
Вот так! Все началось с фейерверков, а закончилось тем, что люди покоряют космическое пространство!
И представьте - люди придумали ракету две тысячи лет назад, а в космос полетели меньше чем пятьдесят лет назад. Вот столько времени потребовалось что бы разобраться в том, как и почему же все-таки летает ракета, и как сделать так, чтобы ракета полетела туда, куда надо, а не туда, куда ей захочется.
А теперь давайте тоже попробуем во всем разобраться, ведь это не так трудно!
Для начала давайте проведем опыт, который вы наверняка проводили сами. Возьмем простой воздушный шарик, надуем его и не завязывая отпустим. Что произойдет? Шарик со смешным звуком начнет быстро метаться из стороны в сторону, пока он не сдуется совсем.
Почему шарик полетел? Потому, что из него выходил воздух. А это и есть реактивное движение! Есть такой закон Природы - если от предмета (у нас это шарик) с какой-нибудь скоростью отделяется его часть (а ведь воздух в шарике является его частью), то этот предмет начинает двигаться в противоположную скорость.
Именно из-за этого закона могут летать ракеты, только их, конечно же, не надувают воздухом, в них сгорает специальное топливо.
Ага - скажете вы - с шариком все понятно - из него выходит воздух и толкает шарик, а из ракеты вырывается огонь, как он может толкать?
А огонь и не толкает ракету. Ее толкают невидимые газы. А газы эти берутся от сгорания ракетного топлива.
Давайте с вами подожжем горсть пороха (конечно, этого не стоит делать по-настоящему - это очень опасно!), когда он сгорит, все вокруг будет в белом дыму. Мы увидели, что из маленькой горсточки пороха получилось очень много дыма.
То же самое произойдет и с ракетным топливом, только дым там будет невидим для наших глаз. Это-то как раз и используется в ракетах.
У ракет есть специальная камера сгорания из которой выходит сопло - оно похоже на воронку и именно из него вырывается огонь когда ракета летит. В камеру сгорания попадает топливо, оно там сгорает и выделяет много газов, столько много, что им некуда деваться, и они через воронку-сопло вырываются наружу, толкая ракету.
Если ракета маленькая и она не предназначена для полетов в космос, то ей и топлива надо немного.
А вот космической ракете надо много топливо. И не только потому, что ей надо попасть в космос, а это далеко. Что бы ракета смогла вывести на орбиту спутник или космонавтов, ей надо разогнаться до огромной скорости - почти восемь километров в секунду! Поэтому в космической ракете сразу сгорает много топлива, столько много, что почти вся ракета - это один большой топливный бак! Да, представьте себе - ракеты делают такими большими только потому, что бы в них можно было поместить как можно больше топлива.
Но космической ракете надо брать с собой еще и воздух. Нет, не для космонавтов, а для топлива. Ведь что-то гореть может только в воздухе, а в космосе его нет!
Правда на ракету берут не обычный воздух, а жидкий. Да, даже воздух может быть жидким, если его очень сильно охладить, такого мороза не бывает даже на Северном полюсе! Вот такой воздух для топлива называется окислитель, и окислителем может быть не только обычный воздух, а разные другие газы. Есть, например, такой газ - фтор, если его струю направить на горячую воду, то она загорится! Правда, этот газ очень ядовитый.
Теперь вам должно быть понятно, почему космические ракеты такие большие - в них находится много топлива и окислителя.
Но не вся ракета оказывается в космосе - часть ее отпадает еще в полете. А для чего?
Ракета - это большой бак, но топливо постепенно кончается и бак становится пустым, а зачем ракете тащить пустой бак в космос?
Этот вопрос решил Циолковский - он придумал многоступенчатые ракеты, он их называл "космическим поездом".
Многоступенчатая ракета - это как бы несколько ракет в одной. Когда ракета стартует, работают двигатели первой ступени, они самые большие во всей ракете, потому что им надо сделать самое трудное - оторвать ракету от земли. Постепенно в этой ступени кончается все топливо и бак становится пустой. Тогда эта ступень просто берет и отделяется, а следующая, вторая, ступень начинает работать. Двигатель в ней уже послабее - ведь ракета стала легче! А в космос попадает уже последняя, самая маленькая, ступень, к которой прикреплен космический корабль.
Ступеней в ракете может быть две, три или четыре, больше ступеней не делается - хватает и этого.
Да, реактивный двигатель - самая важная вещь в ракете, но, оказывается, для ракеты очень важно то, как она выглядит. Нет, дело не в красоте, а в форме.
Когда ракета летит в воздухе, этот воздух пытается затормозить ее. Кажется - как он может затормозить ракету?
Если вы ездили в машине с открытыми окнами, то вы видели и чувствовали какой сильный ветер дует вам на встречу. Хотя на улице ветра совершенно не было. А все это было потому, что машина набегала на воздух, а воздух сопротивлялся, не хотел пропускать машину вперед.
Ракета же летит в сто и даже в двести раз быстрее машины - представляете, какой ветер дует ей навстречу! Такой ветер не только пытается затормозить ракету, но еще и сильно нагревает ее.
Поэтому нос ракеты делают острым, что бы ей было легче двигаться в воздухе. Или, как говорят ученые, ей придают обтекаемые формы. Воздух такую островерхую ракету как бы плавно обтекает, почти не тормозит.
Еще у ракеты есть стабилизаторы - маленькие крылья в самом низу ракеты. Они нужны для того, что бы ракета летела ровно и прямо, а не туда, куда ей хочется. Если у ракеты не будет этих стабилизаторов, то она в полете будет болтаться из стороны в сторону, а то и вообще она начнет летать как попало, как летал опущенный вами шарик.
Стабилизаторы же меняют всю картину. Когда ракета начинает отклоняться в бок, или заносить в сторону, как заносит машину на скользкой дороге, стабилизаторы подставляются под поток воздуха своей широкой частью и этим потоком их сносит назад. В этом ракета похожа на флюгер, который всегда повернут в сторону дующего ветра.
А у больших космических ракет стабилизаторов или нет вообще, или они очень маленькие. Почему?
А потому, что в таких ракетах стоит не один, а сразу много реактивных двигателей. Из них несколько больших, которые и толкают ракету вверх, а есть еще маленькие, которые нужны только для того, что бы подправлять полет ракеты. Если ракета в полете вдруг начнет раскачиваться, то тут же включаться маленькие двигатели, подправят все как надо и ракета снова полетит прямо.
И к шарику, который вы запускали для опыта, тоже можно сделать стабилизаторы. Вернее, ему хватит и одного стабилизатора. Надо всего лишь промотать к нему длинную легкую палочку. Но как же так, у ракет стабилизаторы как крылья, а здесь - палочка? Почему шарик полетит ровно?
Посмотрите на эту палочку сбоку - она намного шире и больше, чем спереди. И ее так же будет сносить ветром как и стабилизатор-крыло. И у фейерверков стабилизаторы делаются из тонких палочек.
А теперь давайте совершим полет на космической ракете!
Вы теперь настоящие космонавты. Все уже готово к старту, вы удобно устроились на своих местах на самом верху в космическом корабле. Начинается отсчет - 5, 4, 3, 2, 1, 0. Пуск!
Раздается страшный грохот, все вокруг трясется, а из-под ракеты вырывается огонь и клубы дыма - заработали двигатели первой ступени. Ракета очень медленно начинает подниматься, постепенно удаляясь от земли.
Теперь мы знаем, что в этот момент в камеру сгорания реактивного двигателя попало жидкое топливо, из которого выделилось много газов, и они вместе с огнем вырвались из сопла.
Мы поднимаемся все выше и выше. И вот в первой ступени заканчивается топливо. Но ничего страшного не происходит - эта, уже не нужная нам ступень отделяется от ракеты и падает на землю. В этот самый момент заработал двигатель второй ступени. И в ней тоже скоро не остается ни капли топлива! Тогда включается третья ступень, а вторая падает на землю. Теперь ракета уже не такая большая - ведь от нее почти все отпало!
Ракета уже разогналась до нужной скорости и находится в космосе. Да и в третьей ступени уже не осталось топлива. Она отделяется, а космический корабль теперь летит сам.
Прошло всего несколько минут, а мы уже в космосе. И это все благодаря ракете.
Вот так все просто. И теперь, когда вы будете смотреть по телевизору старт ракеты, вы будете уже знать, почему она полетела и как доставит космонавтов на орбиту. И может быть, когда вы вырастете, сами станете конструкторами новых ракет, которые будут летать к дальним звездам и планетам.