Направить космический корабль к Солнцу труднее, чем выйти из Солнечной системы: 10 неожиданных фактов о технике и науке, которые удивят вас

Инжиниринг есть во всем: от детских игрушек до огромных космических кораблей и вездеходов. По сути, все, что весело и увлекательно, имеет в себе некоторую инженерную концепцию. Не все инженерные концепции так же просты, как Третий закон Ньютона. Некоторые настолько ошеломляют, что большинство людей отказываются даже признавать их. Вот только 10 таких технических концепций, фактов, в которые большинство людей отказывается верить.

Ракета может доставить астронавтов в космос менее чем за десять минут, но для стыковки с Международной космической станцией требуются часы и даже дни

В космосе Международная космическая станция (МКС) движется со скоростью 27 576 км/ч. На Земле даже самый быстрый самолет может двигаться только со скоростью около 2550 км/ч. Догнать объект, движущийся так же быстро, как МКС, невероятный подвиг. Космический корабль или ракета, отправленная на МКС, должна была бы достичь той же высоты и иметь одинаковую с ней скорость. Это довольно сложно достичь. Таким образом, вместо того, чтобы преследовать станцию, астронавты позволяют МКС преследовать космический корабль. Хотя это может показаться простым, на самом деле это очень сложный процесс.

Путешествуя с невероятной скоростью, космический корабль может покинуть атмосферу Земли за считаные минуты. Как только он достигает космоса, астронавты запускают ракету параллельно Земле. Таким образом они выходят на орбиту вокруг Земли, но ниже орбиты МКС. Затем астронавты по Гомановской траектории переходят на более высокую круговую орбиту. Удивительно, но никто не может точно предсказать, где будет находиться вторая круговая орбита. Для этого они используют серию коротких корректирующих импульсов, чтобы космический корабль мог достичь нужного места на орбите. В течение этого периода космический корабль совершает один оборот вокруг Земли каждые 86 минут - на 4 минуты быстрее, чем МКС. Эта небольшая разница во времени - ключ к соединению с МКС.

Затем совершается второй переход Гомана, и корабль обгоняет МКС. Теперь он находится на высоте 408 км над поверхностью Земли, на той же круговой орбите, что и МКС, и прямо перед ней. Затем космический корабль делает разворот, и астронавты в последний раз запускают свои двигатели, чтобы замедлить его, чтобы МКС наверстала упущенное. Вместе с кораблем они выстраиваются в одну линию, и миссия может быть завершена. Весь этот процесс может занять от нескольких часов до нескольких дней.

Холодильник нагревает комнату, а если оставить его дверь открытой, комната прогреется еще быстрее

Если в жаркий день открыть дверь холодильника, то прохладный воздух из холодильника выйдет и принесет временное облегчение. Через некоторое время вы почувствуете, что в комнате становится теплее. Действительно, открытая дверца холодильника в долгосрочной перспективе ускорит нагрев помещения.

Чтобы понять, почему так происходит, нужно знать, что холодильник на самом деле не может производить холод. Холодильник - это в основном тепловой двигатель наоборот. Он просто переносит тепло из одного места в другое. Когда мы помещаем еду в холодильник, температура повышается. Холодильник начинает охлаждаться сам, и тепло выходит в помещение. Таким образом, даже когда дверь холодильника закрыта, он нагревает комнату. Когда дверца холодильника открыта, холодный воздух мгновенно выходит и немного понижает температуру, но когда температура внутри самого холодильника увеличивается, он потребляет больше энергии в виде электричества. Через некоторое время тепла, передаваемого от охлаждающих змеевиков холодильника в помещение, становится больше. Таким образом мы получаем теплую комнату.

Всасывание на самом деле иллюзия, кроме того, это невозможно в космосе, потому что там нет воздуха

Что такое вакуум? Большинство людей ответят, что это пространство, полностью лишенное материи, и оно засасывает любой объект. Они также скажут, что именно так работает пылесос, создавая вакуум, который всасывает пыль и грязь. Неправильно.

Всасывание происходит только при разнице давления воздуха. Чтобы понять это, давайте проведем эксперимент. Возьмите соломинку и положите палец на один из ее концов. Взяв другой конец в рот, втяните воздух. Вы почувствуете, как кожа вашего пальца втягивается внутрь соломинки. Обычно люди думают, что всасывание воздуха создает вакуум внутри, и из-за этого втягивается кожа. Но на самом деле, когда мы высасываем воздух из соломки, давление внутри нее падает. Давление воздуха вокруг края другого конца и наше внутреннее давление тела толкают кожу внутрь соломинки.

Теперь о всасывании в космосе: там всасывание невозможно, так как в космосе нет воздуха. Отсутствие воздуха означает отсутствие давления и, следовательно, нет разницы давления.

Внутренняя рабочая температура авиационных двигателей выше температуры плавления лопаток турбины. Они просто очень эффективно охлаждаются

В типичном коммерческом реактивном двигателе топливо сгорает в камере сгорания с температурой до 2000 градусов по Цельсию. Металл в этой части двигателя начинает плавиться при температуре 1300 градусов по Цельсию. Таким образом, в конечном счете, каждый раз, когда топливо сгорает в камере сгорания, все металлические детали, включая лопасти турбины, должны просто расплавиться, и двигатель выйдет из строя. Но этого не происходит благодаря продвинутой технике охлаждения, установленной в двигателе самолета.

Лопасти турбины изготавливаются из никелевых сплавов и имеют несколько маленьких отверстий. Из них на лопасти вытесняется холодный воздух, который предотвращает плавление металла без ущерба для общей производительности двигателя самолета.

Вопреки распространенному мнению, использование трубы меньшего размера не увеличивает давление воды

Многие думают, что уменьшение размера трубы создаст более высокое давление воды. Считается, что когда вода движется по трубам с постепенно уменьшающимися размерами, трубы сжимают воду, увеличивая давление, достаточно высокое для работы, например, разбрызгивателей. На самом деле эта система не работает.

Это заблуждение превалирует, потому что, когда мы нажимаем большим пальцем на конец трубы, вода выходит с большей скоростью. Чтобы понять это, подумайте о принципе Бернулли, который гласит, что с увеличением скорости жидкости давление этой жидкости уменьшается. Итак, согласно этому принципу, когда вода выходит с большей скоростью, когда мы помещаем большой палец над трубой, давление должно уменьшаться! Это называется «эффектом Вентури», и именно поэтому постепенное уменьшение диаметра труб фактически уменьшит давление, а не увеличит его.

При одинаковой температуре металлический блок будет казаться холоднее, чем деревянный

Металлы являются лучшими теплопроводниками, чем любые неметаллические объекты, потому что они легче переносят или поглощают тепло. Наша кожа не может определить фактическую температуру какого-либо объекта, но многочисленные чувствительные к температуре нервные окончания кожи помогают нам обнаружить и «почувствовать» разницу в температуре. Когда мы дотрагиваемся до предмета, который холоднее нашей руки, наш палец теряет тепло и поэтому ощущает холод. Противоположное случается, когда мы прикасаемся к горячему объекту. Поскольку металлы являются хорошими проводниками тепла, мы мгновенно ощущаем разницу температур. Но неметаллические предметы, такие как пластик и дерево, являются теплоизоляторами. Они не передают тепло так же легко, как металлы.

Вот некоторые реальные примеры этого явления:

1. Когда вы выходите из душа и наступаете на ковер, становится тепло, но если вы наступите на плитку, будет холодно.
2. Когда вы берете пирог из духовки, вы можете дотронуться до пирога, но не до сковороды, несмотря на то, что и пирог, и сковорода имеют одинаковую температуру.

В космосе существует гравитация, но астронавты чувствуют невесомость в космосе, потому что их ускорение равно ускорению космического корабля

Наблюдение за тем, как астронавт кажется невесомым и плавающим на космическом корабле, может заставить любого поверить, что в космосе нет гравитации. В действительности гравитация существует повсюду, включая космос. Каждый объект является источником гравитации, которая воздействует на другие объекты.

Астронавты в космическом корабле или внутри Международной космической станции находятся в невесомости из-за скорости. Гравитация здесь есть: именно гравитация Земли удерживает МКС на своей орбите. Эффект гравитации Земли таков, что МКС фактически падает на Землю. Ускорение МКС обуславливает ее вращение вокруг нашей планеты. Вместе с МКС с той же скоростью ускоряются космонавты, именно поэтому они оказываются в невесомости.

Во время грозы вы безопаснее в автомобиле, чем снаружи под деревом

Молния может ударить в любое время, и, верите или нет, она может ударить, даже если над головой нет облаков. Что делать, если вы находитесь в парке или рядом с лесом и видите приближающуюся грозу? Каким бы заманчивым это ни казалось, никогда не стойте под деревом во время молнии. Дерево не может спасти вас от удара молнии. Лучшим решением было бы припарковать машину на обочине и просто оставаться в ней, пока не пройдет гроза.

Широко распространено мнение, что резиновые шины автомобиля изолируют автомобиль и его пассажиров от земли, спасая их от ударов молнии. На самом деле это всего лишь миф, хотя он и не совсем нелогичен, так как резина является хорошим изолятором, шины не могут остановить электричество такого высокого заряда. На самом деле спасает металлический корпус машины. Металлическая крыша и корпус действуют как клетка Фарадея. Заряд уходит в землю, проходя через металлическую раму корпуса. Поэтому важно, чтобы вы не опирались на дверь и не касались какой-либо другой металлической части кузова автомобиля во время грозы.

Тепло, генерируемое во время повторного запуска космического корабля, не является результатом трения об атмосферу

Все мы знаем, что метеор сгорает, когда попадает в атмосферу Земли. Это связано с чрезмерным выделением тепла из-за трения с атмосферой Земли. Это может быть опасно при планировании космических путешествий на чрезвычайно высокой скорости. Поэтому, планируя космические программы, ученые принимают особые меры предосторожности, чтобы защитить космический корабль от высокой температуры. Итак, что заставляет атмосферу нагреваться, когда космический корабль в нее входит? Наиболее распространенным ответом будет трение. Однако тепло, производимое как раз во время повторного входа в атмосферу космического корабля, на самом деле появляется из-за сжатия воздуха.

Скорость корабля составляет около 27 000 километров в час, при этом он сильно сжимает воздух перед собой и отталкивает его в сторону. Это сжатие поднимает температуру воздуха до 1650 градусов. Когда сжатый воздух нагревается, расширяющийся воздух охлаждается. Однако этот сверхгорячий воздух даже не касается поверхности космического корабля за счет того, что вокруг него образуется ударная волна плазмы, которая спасает нос и нижнюю часть космического корабля от прямого трения, вызванного воздухом.

Направить космический корабль к Солнцу труднее, чем выйти из Солнечной системы

Первым космическим кораблем, покинувшим Солнечную систему, стал роботизированный зонд Voyager 1 НАСА. Пролетав в космосе в течение почти 35 лет, он достиг цели в августе 2012 года. Следующим был Voyager 2 НАСА, который сбежал из Солнечной системы 5 ноября 2018 года. Обе эти миссии - невероятный подвиг в космическом путешествии. Но настоящее свидетельство человеческой изобретательности и инженерного искусства - в достижении центра нашей Солнечной системы, то есть Солнца. НАСА уже сделала первый шаг к этому. 12 августа 2018 года НАСА запустила солнечный зонд Parker.

Хотите верьте, хотите нет, но отправить космический корабль на Солнце сложнее, чем за пределы Солнечной системы. Распространено мнение, что поскольку сила тяжести Солнца чрезвычайно высока, поскольку именно она поддерживает Солнечную систему в целости, мы можем просто отправить космический корабль в космос и позволить ему упасть на Солнце. Как бы легко это ни казалось, этого нельзя сделать, и вот почему. Чтобы запустить космический корабль в направлении Солнца, он должен разогнаться почти до скорости Земли, и это тоже в противоположном направлении. Только так космический корабль может попасть под влияние гравитации Солнца и начать движение к нему. Но с нынешней ракетной технологией этого не достичь. Итак, как же Parker Solar Probe отправился на Солнце? На самом деле ему помогла планета Венера и гравитационный маневр рогатки.