How Rockets Escape Earth

Из окна своей кухни в Ноэ-Вэлли Арло и её отец наблюдали, как красный мяч скачет вниз по крутой улице Сан-Франциско. «Ух ты, смотри, как быстро он катится!» — воскликнула Арло, указывая наполовину съеденным яблоком. Её отец кивнул, потягивая кофе. «Гравитация действительно сильно тянет вещи вниз по этим холмам, не так ли?» Мгновение спустя Арло подняла взгляд с улицы на бледно-голубое небо. «Если гравитация так хорошо тянет вещи вниз, — спросила она, — как же ракета вообще попадает в космос?»

«Это главный вопрос!» — сказал ее отец, опускаясь рядом с ней на колени. «Нужно двигаться невероятно быстро, это называется «вторая космическая скорость». Представь себе гравитацию Земли как гигантский невидимый холм; чтобы попасть в космос, ракета должна быть запущена с достаточной скоростью, чтобы докатиться до самой вершины и перевалить на другую сторону». Он взял маленькую игрушечную машинку и медленно покатил ее вверх по наклонному подоконнику, наблюдая, как она скатывается обратно. «Видишь? Слишком медленно, и ты всегда падаешь обратно».

«Так кто же был первым, кто понял, насколько велика эта гравитационная горка?» — вслух задумалась Арло, подперев подбородок руками. Ее отец улыбнулся. «Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно отправиться в прошлое более чем на триста лет, в Англию, задолго до того, как кто-либо даже мечтал о создании настоящего космического корабля». Солнечная кухня Сан-Франциско, казалось, померкла, сменившись изображением тихой, обложенной камнем комнаты, заполненной книгами и странными инструментами.

«Это сэр Исаак Ньютон», — рассказывал голос её отца, когда мужчина за столом оторвался от своей работы. «В конце тысяча шестьсот годов он был не просто учёным; он был одержимым решателем головоломок, который вывел законы движения и всемирного тяготения. Его завораживало, почему Луна вращается вокруг Земли, а не просто улетает или падает». Ньютон взял циркуль, задумчиво постукивая им по рисунку Солнечной системы.

Ньютон думал не о ракетах, а о пушках. Он набросал рисунок гигантской горы, возвышающейся над облаками. «Он понял, что если он сможет стоять на плечах гигантов, таких как Галилей, он сможет видеть дальше», — прошептал Арло, вспоминая знаменитую цитату. Ньютон представил, как выстреливает пушечным ядром с вершины. «Немного пороха, и ядро падает на Землю», — пробормотал он себе под нос, рисуя короткую изогнутую линию.

«Но с большим количеством пороха, — снова набросал Ньютон, — ядро пролетит дальше, прежде чем приземлится». Он нарисовал вторую, более длинную дугу, которая охватывала четверть его рисунка Земли. «При правильной скорости пушечное ядро будет падать, но оно будет двигаться так далеко по горизонтали, что постоянно будет промахиваться мимо Земли, выходя на орбиту! А с ещё большей скоростью…» Он нарисовал последнюю линию, которая улетала от планеты полностью, чтобы никогда не вернуться.

«Эта последняя, ускользающая линия и была секретом! Идея Ньютона показала, что вторая космическая скорость для Земли составляет около двадцати пяти тысяч миль в час», — объяснил отец Арло. «Учёные, такие как Константин Циолковский в России и Роберт Годдард в Америке, использовали его математические расчёты для создания первых настоящих ракет». Сцена сменилась, показывая колоссальную ракету «Сатурн-пять», которая использовала тот же самый принцип для отправки людей на Луну.

Вернувшись на кухню в Ноэ-Вэлли, Арло увидела, как туда хлынул полуденный солнечный свет. Она вскочила на ноги, ее глаза сияли от волнения. «Значит, гигантская ракета — это просто сверхмощное пушечное ядро!» — сказала она, схватив свою маленькую игрушечную ракету. «Она должна лететь достаточно быстро, чтобы преодолеть гигантский гравитационный холм Земли и не упасть обратно!» Ее отец улыбнулся и дал ей пять. «Именно! Ты поняла».

Вошла мама Арло, держа корзину с бельем. «Что за шум?» — спросила она. «Мы вычислили вторую космическую скорость!» — объявил Арло. Её отец добавил: «Это как профессиональный бейсболист не может забросить мяч на орбиту, как бы сильно он ни старался». Мама Арло засмеялась. «Значит, даже вода, бьющая из фонтана в Голден Гейт Парке, ведёт свою маленькую битву с гравитационным холмом, но всегда проигрывает».

Арло достала свой блокнот для открытий и аккуратно написала: «Вторая космическая скорость — вечная скорость!» Она посмотрела на плакат Солнечной системы на стене, с новым восхищением в глазах. «Пап, — медленно произнесла она, поворачиваясь к нему, — свет движется быстрее всего. Есть ли такой крутой гравитационный холм, что даже свет не может его покинуть?» Глаза её отца загорелись, предчувствуя следующий большой вопрос.