Номер 1, страница 129 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

1. Как осуществляется торможение космического корабля?

Торможение космического корабля, то есть уменьшение его скорости, является фундаментальной задачей в космонавтике. В отличие от земных условий, где торможение часто происходит за счет трения, в космосе для этого необходимо приложить силу, направленную против вектора скорости. Это достигается несколькими основными способами, которые могут применяться как по отдельности, так и в комбинации.

1. Реактивное торможение (Ретроградный импульс)

Это наиболее универсальный и контролируемый метод. Его суть заключается в использовании двигателей корабля. Для торможения космический аппарат разворачивается таким образом, чтобы его двигатели были направлены по ходу движения. Затем двигатели включаются на определенное время, создавая так называемый тормозной или ретроградный импульс. Продукты сгорания топлива (рабочее тело) выбрасываются вперед, и в соответствии с третьим законом Ньютона на корабль действует сила реакции (тяга), направленная в противоположную сторону, то есть против движения. Эта сила сообщает кораблю отрицательное ускорение, что приводит к уменьшению его скорости. Величина изменения скорости ($\Delta v$) зависит от скорости истечения газов из сопла ($u$) и соотношения начальной ($m_1$) и конечной ($m_2$) массы корабля, что описывается формулой Циолковского: $\Delta v = u \cdot \ln\frac{m_1}{m_2}$. Этот метод используется для любых маневров, требующих точного уменьшения скорости: сход с орбиты для возвращения на Землю, переход на более низкую орбиту, торможение перед посадкой на небесные тела, лишенные атмосферы (например, Луна или астероиды).

Ответ: Торможение осуществляется за счет включения ракетных двигателей в направлении, противоположном движению корабля, что создает тормозящую силу.

2. Аэродинамическое торможение

Этот способ применим только при наличии у планеты или спутника достаточно плотной атмосферы. Он заключается в использовании силы сопротивления газовой оболочки. Корабль входит в верхние слои атмосферы по касательной траектории. Молекулы атмосферы сталкиваются с поверхностью аппарата, создавая силу аэродинамического сопротивления, которая замедляет его движение. При этом огромная кинетическая энергия корабля превращается в тепловую энергию, что приводит к сильному нагреву его корпуса. Поэтому для использования этого метода аппарат должен быть оснащен надежным теплозащитным экраном (абляционной или многоразовой теплозащитой). Аэродинамическое торможение — очень эффективный способ с точки зрения экономии топлива. Он используется при возвращении спускаемых аппаратов на Землю, а также для вывода автоматических межпланетных станций на орбиту вокруг планет с атмосферой, таких как Марс, Венера или Юпитер.

Ответ: Торможение происходит за счет трения корабля об атмосферу планеты, что преобразует его кинетическую энергию в тепло.

3. Гравитационный маневр

Гравитационный маневр (или гравитационный "пращ") — это способ изменения скорости и траектории полета космического аппарата за счет использования гравитационного поля небесного тела (планеты или ее спутника). Хотя этот маневр чаще ассоциируется с разгоном, его можно использовать и для торможения. Чтобы замедлить аппарат относительно Солнца, его траекторию прокладывают так, чтобы он пролетел позади планеты по ходу ее движения по орбите. В этом случае гравитационное поле планеты "отбирает" часть кинетической энергии аппарата, уменьшая его гелиоцентрическую скорость. Этот метод не требует расхода топлива, но нуждается в очень точных баллистических расчетах и возможен только в определенные моменты времени, когда взаимное расположение аппарата и планеты является благоприятным. Он широко используется в межпланетных миссиях для экономии топлива при достижении внешних или внутренних планет Солнечной системы.

Ответ: Торможение достигается путем пролета в гравитационном поле планеты по такой траектории, при которой планета "забирает" часть кинетической энергии у корабля.