Британский физик Исаак Ньютон, изучая гравитацию и работу небесных тел, обнаружил, что если ядро пушки достигнет скорости 7,9 км/с, оно сможет освободиться от гравитационного притяжения Земли и обойти планету как искусственный спутник.

Причина, по которой всё на Земле остается на земле, заключается в том, что притяжение гравитации удерживает объекты на поверхности планеты.

В теории превышение 7,9 км/с, известной как первая космическая скорость, позволяет всему на Земле попасть в космос, как современным ракетам-носителям.

Но может ли ракета покинуть гравитацию Земли и достигнуть космоса со скоростью всего 1 метр в секунду? Ответ утвердительный.

Высокая скорость ракеты зависит от её метода тяги и топлива. Она стремится достигнуть максимального ускорения в кратчайшее время до истощения топлива. Для химических ракет сегодня достижение 7,9 км/с является важным этапом.

В будущем, если человечество овладеет технологией антигравитации или построит космический лифт, ракеты смогут подниматься равномерно и медленно со скоростью 1 метр в секунду без подвергания пассажиров высокому ускорению. Это радикально изменит динамику космических полетов.

Даже в отсутствие антигравитации достаточно мощного двигателя с высоким отношением тяги к массе может позволить ракете постепенно преодолеть гравитацию и войти в космос со скоростью медленнее. С помощью крепкой ракеты она даже могла бы пробуриться сквозь Землю и выйти в космос.

Текущие космические полеты основаны на ракетах, которые действуют подобно катанию на велосипеде в гору - они начинают с максимальной скорости и затем поддерживают её. Было бы неудобно кататься на велосипеде в гору, начиная медленно.

Точно так же, если начальная скорость ракеты недостаточно высока, и она хочет освободиться от Земли, ей придется постоянно противодействовать гравитации Земли с помощью сильной тяги.

Если двигатель мог бы обеспечить значительную тягу в течение продолжительного времени, даже ракета 1 м/с могла бы покинуть Землю, хотя это потребовало бы огромного количества топлива.

Предположим, вы хотите запустить спутник на орбиту Земли. Ракета будет запущена, и когда она достигнет определенного расстояния от Земли, она выпустит спутник.

Причина, по которой этот спутник остается на орбите, заключается в том, что он сохраняет энергию импульса, полученную при его запуске ракетой в одном направлении, в то время как гравитация Земли тянет его в другом.

Баланс между гравитацией и импульсом удерживает спутник на орбите вокруг Земли.

Спутники на орбитах, близких к Земле, испытывают сильное гравитационное притяжение нашей планеты. Чтобы оставаться на орбите, им приходится двигаться быстрее, чем спутники на орбитах, дальше от Земли.

Международная космическая станция находится на орбите Земли на высоте около 250 миль, двигаясь со скоростью примерно 17 150 миль в час.