Первая ракета была отправлена в космос 80 лет назад

80 лет назад немецкая ракета "Фау-2" впервые в истории преодолела границу между Землей и космосом, известную как линия Кармана. Этот 14-метровый гигант весил более 12 тонн и поднимался ввысь со скоростью около 5,7 тысяч км/ч. С тех пор технология ракет претерпела значительные усовершенствования, но принципы их работы остались неизменными.

Запуск ракет в космос происходит благодаря двум законам физики. Первый закон Ньютона утверждает, что объект сопротивляется изменению своего состояния покоя или движения. Двигатели ракет преодолевают это сопротивление, создавая тягу и подталкивая конструкцию вверх. Согласно третьему закону Ньютона, каждое действие вызывает равное и противоположное противодействие. Когда ракета выталкивает газы назад, она получает направленную вверх реакцию, которая поднимает ее в космос.

Чтобы преодолеть земное притяжение и достичь космоса, ракета должна развить определенную скорость. Для выхода на линию Кармана требуется около 3,5 тысяч км/ч. Чтобы выйти на низкую околоземную орбиту, скорость должна достигать 28,8 тысяч км/ч. Для выхода из гравитационного поля Земли необходимо развить скорость в 40 тысяч км/ч.

Для создания тяги и набора скорости ракеты используют двигатели. Тяга зависит от скорости и массы выбрасываемых газов, которые образуются в результате реакции топлива и окислителя. Топливом может служить керосин (Falcon 9 от SpaceX), жидкий водород (Space Launch System от NASA) или метан (Starship от SpaceX). Окислителями обычно являются жидкий кислород, азотный тетроксид или перхлорат аммония. На Земле окислителем служит атмосферный кислород, а в космосе он заливается напрямую в ракету.

Полет ракеты требует управления, иначе она будет дрейфовать как воздушный шарик. Удлиненная форма ракеты и создание тяги в хвостовой части делают ее управляемой, подобно карандашу, балансирующему на пальце. Для управления используются подвижные сопла двигателей. Их выход из строя может привести к кувырканию и разрушению конструкции.

Современные ракеты состоят из нескольких ступеней. Первая ступень, самая нижняя и оснащенная мощными двигателями, поднимает ракету с Земли и работает до исчерпания топлива. После этого она отделяется и падает в воду или приземляется на платформу для повторного использования (технология SpaceX). Вторая ступень продолжает работу первой ступени, выводя ракету в космос. На вершине ракеты располагается грузовой отсек, вмещающий полезную нагрузку, такую как спутники и научные приборы. Сверху второй ступени может размещаться космический корабль с астронавтами. По достижении космоса грузовой отсек открывается, высвобождая аппаратуру, а космический корабль направляется к МКС или другим космическим объектам.