Dlaczego rakiety startują na wschód? Fizycy ich nienawidzą - znaleźli sposób na wykorzystanie kulistość planety
Podróże kosmiczne przy wykorzystaniu rakiet są tyle fascynujące, co kosztowne i wymagające. Naukowcy szukają przeróżnych sposobów na przezwyciężenie niekorzystnych wpływów m.in. grawitacji, jak i na oszczędzanie zasobów. To właśnie dlatego rakiety startują na wschód — po prostu się to opłaca.
Artemis 1 wyruszył. Rakieta księżycowa SLS wystartowała, skupiając na sobie wzrok milionów na całym świecie. To wielkie wydarzenie w dziedzinie badania kosmosu jest idealną okazją do tego, aby przybliżyć sobie pewne meandry i fakty, z którymi na co dzień zmagają się naukowcy. Przecież nie każdy z nas zajmuje się astronautyką, natomiast wszyscy możemy wiedzieć, dlaczego rakiety startują na wschód.
Ziemia jest kulista i trzeba to wykorzystać
Aby rakieta mogła wzbić się w przestrzeń kosmiczną, potrzebuje odpowiedniej mocy i prędkości. Silniki rakietowe to potężne maszyny, które są w stanie wznieść w powietrze statki wielkich gabarytów, jednak samo paliwo i generowana przez nie siła nie są w tym wypadku wystarczająca. Naukowcy do startów rakiet wykorzystują bowiem naszą własną planetę.
Kulistość ziemi jest bardzo istotnym czynnikiem w startach rakietowych. To właśnie dlatego rakiety startują na wschód, ponieważ taki manewr pozwala już na samym starcie (i bez generowania dodatkowych kosztów) uzyskać spory dodatek do prędkości naszego kosmicznego pojazdu.
Start rakiety w kierunku wschodu odbywa się zatem zgodnie z ruchem obrotowym ziemi. Ten posiada swoją określoną wartość, a co za tym idzie w samym momencie startu obiekt wystrzeliwany w górę ma już zagwarantowaną prędkość równą tej obrotowej. Oznacza to, że rakieta lecąca na wschód jest automatycznie rozpędzona do prędkości ziemi.
Analogicznie, gdyby start odbywał się w kierunku zachodnim, nie dość, że rakieta nie posiadałby dodatkowej prędkości, to ta z racji praw fizyki stanowiłaby swego rodzaju karę. Pojazd nie tylko musiałby rozpędzić się do danej przez naukowców wartości, ale musiałby również przezwyciężyć prędkość ziemi swoich ruchem przeciwnym do jej kierunku.
Dlaczego starty rakiet mają miejsce w pobliżu równika?
Wiemy już, dlaczego rakiety startują na wschód. Nie jest to jednak ostateczna recepta na zagwarantowanie jej bonusu startowego w postaci dodatkowej prędkości. Dodatkowym, acz ważnym czynnikiem jest miejsce, w którym odbędzie się jej planowane wystrzelenie. Obserwując starty różnych misji, można odkryć, że posiadają one jeszcze jeden wspólny mianownik.
Jest nim równik. To właśnie tutaj Ziemia osiąga najwyższą prędkość ruchu obrotowego, który wynosi około 1600 kilometrów na godzinę. Oznacza to, że rakieta startująca na wschód z okolic równika od razu zyskuje wspominaną wartość do swojego pędu. Jej celem jest osiągnięcie właściwej prędkości kosmiczne, która wynosi 28 tysięcy kilometrów na godzinę. W takiej sytuacji jest to bardzo cenny dodatek, który pozwala obniżyć kosz lotu — wymagana jest mniejsza ilość paliwa, sama rakieta staje się dzięki temu lżejsza i łatwiej jest jej wznieść się w górę.
Aby uzmysłowić sobie różnicę w prędkości poruszania się różnych miejsc na ziemi, wystarczy wyobrazić sobie sferę. Prezentuje ona ziemię. Cały obiekt obraca się z identyczną prędkością, jednak poszczególne punkty na jej powierzchni niekoniecznie.
W czasie jednego obrotu ziemi, czyli 24 godziny, obiekt na równiku pokona ponad 40 tysięcy kilometrów. Analogicznie jego odpowiedniki w pobliżu np. bieguna północnego będą poruszać się wolniej — obwód w tamtym rejonie jest znacznie mniejszy, a co za tym idzie mniejsza jest i prędkość — w końcu dokonują tego i tak w ciągu doby, nie szybciej i nie wolniej.
To właśnie dlatego programy kosmiczne różnych państw próbują możliwie jak najbardziej przybliżyć swoje starty w kierunku równika. Wspomniany wcześniej start Artemis 1 odbył się na Florydzie, Europa korzysta z Gujany Francuskiej w Ameryce Południowej, a programy radzieckie (i nie tylko) rozpoczynały swoje misje w Bajkonurze.
