Jak se rakety pohybují ve vesmíru, když tam není žádné médium, o které by se mohly opřít?

Pohyb na Zemi je něco, čemu intuitivně rozumíme všichni. Když se chceme posunout dále, musíme se o něco opřít. Například, když jedeme autem a šlápneme na plyn, tak mezi pneumatikami a asfaltem vzniká tření, které posunuje auto dopředu. Když plaveme ve vodě, tak rukama odtlačujeme vodu, čímž se posouváme dopředu.

Vesmír je však něco, kde je vakuum. To znamená, že tam není žádné médium, do kterého bychom se mohli „opřít“ a posunout se dále. Bez ohledu na to, jak moc byste mávali rukama ve vesmíru, nepohnete se z místa. Logickou otázkou proto je, jak se ve vesmíru mohou pohybovat kosmické lodě nebo sondy. Podívejme se na tuto tému společně se serverem iflscience.com.

Jak se ve vesmíru pohybují rakety, když tam je vakuum?

Odpověď leží v klasické fyzice a zní možná až překvapivě jednoduše. Raketové motory nefungují tak, že by se opíraly o něco vnějšího. Fungují tak, že něco silně a rychle vyvrhnou ven. A to, co raketa vypustí, ji posune opačným směrem.

Fyzikové tento princip znají jako Newtonův třetí zákon pohybu. Ten říká, že každá akce vyvolá stejnou, ale opačnou reakci. Pokud tedy raketa vypustí výfukové plyny velkou silou směrem dozadu, samotná raketa se pohne opačným směrem, tedy dopředu. Je to podobné, jako když stojíš na skateboardu a hodíš před sebe těžkou kouli. Ty pojedeš dozadu, koule dopředu. Totéž dělá raketa, jen v mnohem větším měřítku.

Problém je však ten, že na rozdíl od letadel raketa nemá k dispozici okolní vzduch, který by mohla použít na spalování paliva. Proto si s sebou nese i oxidační činidlo, tedy látku, která dodává kyslík pro spalování. Často je to kapalný kyslík, který spolu s palivem jako je například vodík nebo petrolej vytváří v hořící komoře explozi. Tato exploze vytváří horké plyny, které jsou vystřeleny ven z trysky a tím vzniká pohyb.

Zní to jednoduše, ale má to háček. Pokud se chcete pohybovat ve vesmíru, musíte si celý tenhle pohonový proces doslova odvézt s sebou. Palivo, oxidační činidlo, trysky, nádrže, všechno. A čím více toho nesete, tím jste těžší. Tím více energie potřebujete k tomu, abyste se vůbec dostali z povrchu Země pryč. Proto se při kosmických misích řeší každý kilogram a vědci si musí všechno přesně spočítat.

Některé rakety proto používají pomocné boostery, které jim pomáhají na začátku letu. Jiné zase využívají gravitační manévry. To znamená, že se přiblíží k nějaké planetě a využijí její gravitaci jako jakýsi „katapult“, aby získaly rychlost bez dalšího spotřebování paliva.

V konečném důsledku to znamená, že dokonce i v prostoru, kde není nic, se můžete pohybovat. Stačí, když něco dostatečně rychle a silně vypustíte opačným směrem. Rakety se tedy „neodrážejí“ od ničeho, ale posunují se pomocí vlastní síly, kterou vytvoří tím, co z nich vyvrhne ven.

I když to vypadá jako kouzelný trik, je to jen fyzika. A právě ta nás dostala na Měsíc, k Marsu i za hranice naší Sluneční soustavy.