Jak vypouštíme věci do vesmíru?

Krátká odpověď:

Věci vypouštíme do vesmíru tak, že je umístíme na rakety s dostatečným množstvím paliva – tzv. pohonné hmoty -, které je vynese nad většinu zemské atmosféry. Jakmile raketa dosáhne správné vzdálenosti od Země, vypustí družici nebo kosmickou loď.

Dopravujeme družice a kosmické lodě do vesmíru tak, že je umístíme na rakety nesoucí tuny pohonných látek. Tyto pohonné hmoty dodávají raketě dostatek energie, aby se mohla odlepit od zemského povrchu. Vzhledem k přitažlivosti zemské gravitace potřebují největší a nejtěžší kosmické sondy největší rakety a nejvíce pohonných látek.

Sonda GRACE Follow-On odstartovala na oběžnou dráhu v květnu 2018. Kredit: NASA/Bill Ingalls

Jak raketa startuje?

Před více než 300 lety stanovil vědec jménem Isaac Newton tři základní zákony, které popisují způsob pohybu věcí. Jeden ze zákonů říká, že na každou akci existuje stejná a opačná reakce. To je nejdůležitější myšlenka, která stojí za fungováním raket.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Pokud se podíváte na obrázky nebo videa ze startu, uvidíte, jak ze spodní části rakety proudí výfukové plyny. Výfukové plyny jsou plameny, horké plyny a kouř, které vznikají při spalování pohonných látek rakety.

Výfukové plyny se tlačí z motoru rakety dolů k zemi. To je akční síla. V reakci na to se raketa začne pohybovat opačným směrem a odlepí se od země. To je reakční síla.

Jakmile raketa odstartuje, bude pokračovat v letu?

Tak jednoduché to není. Zemská gravitace na raketu stále působí. Když raketa spaluje pohonné látky a vytlačuje výfukové plyny, vytváří to sílu směřující vzhůru, které se říká tah. Ke startu potřebuje raketa dostatek pohonných látek, aby tah, který tlačí raketu vzhůru, byl větší než gravitační síla, která ji táhne dolů.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Raketa musí vyvinout rychlost nejméně 17 800 mil za hodinu – a letět nad většinou atmosféry po zakřivené dráze kolem Země. Tím je zajištěno, že nebude stržena zpět k zemi. Co se však děje dál, se liší podle toho, kam chcete letět.

Jak obíhat kolem Země:

Řekněme, že chcete vypustit družici, která obíhá kolem Země. Raketa odstartuje, a když se dostane do určité vzdálenosti od Země, uvolní družici.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Družice zůstane na oběžné dráze, protože má stále hybnost – energii, kterou získala od rakety – a ta ji táhne jedním směrem. Zemská gravitace ji táhne jiným směrem. Tato rovnováha mezi gravitací a hybností udržuje družici na oběžné dráze kolem Země.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Družice, které obíhají blízko Země, pociťují silnější tah zemské gravitace. Aby se udržely na oběžné dráze, musí se pohybovat rychleji než družice obíhající dále.

Mezinárodní vesmírná stanice obíhá asi 250 mil nad Zemí a pohybuje se rychlostí asi 17 150 mil za hodinu. Srovnejte to s družicemi pro sledování a přenos dat, které nám pomáhají získávat informace z a do jiných misí NASA. Tyto družice obíhají ve výšce více než 22 000 mil a pohybují se mnohem pomaleji – asi 6 700 mil za hodinu, aby udržely svou vysokou oběžnou dráhu.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Jak se dostat na jiné planety:

Pokud se snažíte dostat na jinou planetu, budete potřebovat rychle se pohybující raketu, která překoná zemskou gravitaci. K tomu byste museli vyvinout rychlost kolem 25 000 km/h. Budete však také muset zjistit, kdy je nejlepší opustit Zemi, abyste se na danou planetu dostali.

Například Mars a Země se k sobě přiblíží přibližně každé dva roky. To je nejlepší doba pro cestu k Marsu, protože je k ní potřeba nejméně pohonných látek a času. Stejně ale budete muset raketu vypustit ve správný čas, abyste měli jistotu, že kosmická loď a Mars dorazí na stejné místo ve stejnou dobu.

Pokud chcete cestovat do vnější části sluneční soustavy, budete muset své cesty také pečlivě naplánovat. Pokud například vysíláte sondu ke studiu Saturnu, chcete cestou potkat Mars a Jupiter?

.