Северная Корея испытала межконтинентальную баллистическую ракету «Хвасон-15», запуск носителя был признан успешным. Согласно сообщению Центрального телеграфного агентства Кореи, баллистическая ракета смогла подняться на высоту 4475 километров и упала в 950 километрах от места запуска. Вскоре после испытаний власти КНДР объявили о создании «государственных ядерных сил». 7 декабря МИД КНДР заявил о неизбежности войны на Корейском полуострове.

Разве баллистические ракеты могут летать так высоко?

Да. Баллистические ракеты летают по дуге, причем их двигатели работают только в самом начале старта, после чего носитель летит уже по инерции. Если говорить упрощенно, то стрельба такими ракетами складывается из трех параметров - угла запуска, высоты подъема и дальности: чем ближе к 90 градусам будет угол запуска, тем выше поднимется ракета и тем ближе к месту старта она упадет, и наоборот. Тут можно привести пример, знакомый каждому, кто когда-либо бросал камни: если камень подбросить вертикально, то он упадет вам на голову, а если под углом к земле - то на некотором расстоянии от вас. Чем острее угол, под которым вы бросаете камень, тем более пологая у него будет траектория полета и тем дальше он улетит от вас. С баллистическими ракетами почти так же.

Зачем запускать ракеты так высоко?

Это необходимо для испытания ракет. Предположим, некая страна разработала баллистическую ракету. Теперь ее надо испытать, но территория страны слишком мала, а запускать ракеты по соседям - рисковое дело. Тут-то и пригождается опыт с камнем: страна запускает баллистическую ракету по максимально крутой траектории таким образом, чтобы она упала либо на ее же территории, либо где-нибудь недалеко в нейтральных водах. Затем специалисты по полученным данным могут рассчитать максимальную дальность испытанной ракеты.

Именно так свои ракеты испытывает КНДР. Например, в мае 2017 года Северная Корея испытала ракету «Хвасон-12», которая смогла подняться на высоту 2,1 тысячи километров и упала в 787 километрах от точки старта. Испытанная позже «Хвасон-14» поднялась на высоту 3,7 тысячи километров и упала в 998 километрах от места старта. На основе этих данных эксперты предполагают, что при запуске по пологой траектории максимальная дальность «Хвасон-12» составит около пяти тысяч километров, а «Хвасон-14» - от 6,7 до 10 тысяч.

Как работают баллистические ракеты?

Принцип их работы относительно прост. Перед стартом в систему управления ракетой закладываются параметры полета и данные о цели, после чего носитель запускают. Сперва он разгоняется с помощью собственных двигателей и по мере разгона рулями задается его начальная траектория. Поднявшись на максимальную заданную программой высоту, носитель отсоединяет головную часть с боевым блоком (в зависимости от ракеты - ядерным или обычным) и падает на землю. Головная же часть по инерции пролетает еще некоторое расстояние, одновременно ориентируясь на цель, а затем под действием притяжения начинает падать. Боевые части наиболее современных ракет в самом начале падения подталкиваются собственными двигателями, а также раскручиваются вдоль оси боковыми движками, чтобы стабилизировать боевой блок по принципу пули.

Как далеко могут лететь баллистические ракеты?

Сегодня существует несколько видов баллистических ракет, которые условно делятся по дальности запуска: тактические (дальность полета не более 400 километров), малой дальности (от пятисот до тысячи километров), средней дальности (от одной до 5,5 тысячи километров) и межконтинентальные (более 5,5 тысячи километров). В них используются разные по мощности и конструкции двигатели, они имеют разное количество ступеней и разную стоимость производства. Ракеты малой и средней дальности запрещены совместным договором России и США, вступившим в силу в 1988 году. Договор был заключен для того, чтобы стороны не могли размещать ракеты близко к территории и военным базам друг друга, сокращая тем самым время нанесения ракетных ударов до нескольких минут. На другие страны такой договор не распространяется. Межконтинентальные ракеты тоже можно использовать для нанесения ударов на небольшом расстоянии, но такое их применение равносильно стрельбе из пушки по воробьям.

Получается, Северная Корея теперь в «ядерном клубе»?

Да, но только КНДР там уже давно - по меньшей мере с 2004 года, когда власти страны объявили о первом испытании ядерного оружия.

Что конкретно означает создание «государственных ядерных сил», знают только в создавшей их Северной Корее. Вероятнее всего, речь идет о формировании рода или вида войск, на вооружении которого стоит ядерное оружие. Такие войска находятся в постоянной боевой готовности, чтобы в любой момент нанести упреждающий или ответный ядерный удар по территории противника.

«Ядерным клубом» условно называют страны, сумевшие разработать, создать и испытать ядерное оружие. Официально в «ядерный клуб» сегодня входят Россия, США, Великобритания, Франция, Китай, Пакистан, Индия и Северная Корея. В клуб также может входить и Израиль; власти этой страны до сих пор не подтверждали, но и не отрицали наличия у государства ядерного оружия. В разное время в разработке ядерного оружия подозревали еще 11 стран мира, включая Египет, Мексику и Швецию.

Взлетом космической ракеты сейчас можно полюбоваться и по телевизору, и в кино. Ракета вертикально стоит на бетонном стартовом столе. По команде из пункта управления включаются двигатели, мы видим загорающееся внизу пламя, мы слышим нарастающий рев. И вот ракета в клубах дыма отрывается от Земли и сначала медленно, а потом все быстрее и быстрее устремляется вверх. Через минуту она уже на такой высоте, куда не могут подняться самолеты, а еще через минуту – Космосе, в околоземном безвоздушном пространстве.

Двигатели ракеты называются реактивными. Почему? Потому что в таких двигателях сила тяги является силой реакции (противодействия) силе, которая отбрасывает в противоположную сторону струю раскаленных газов, получаемых от сгорания топлива в специальной камере. Как известно, согласно третьему закону Ньютона сила этого противодействия равна силе действия. То есть, сила, поднимающая ракету в космическое пространство равна силе, которую развивают раскаленные газы, вырывающиеся из сопла ракеты. Если Вам кажется невероятным, что газ, которому положено быть бесплотным, забрасывает на космическую орбиту тяжеленную ракету, вспомните о том, что сжатый в резиновых баллонах воздух успешно поддерживает не только велосипедиста, но и тяжелые самосвалы. Раскаленный добела газ, вырывающийся из сопла ракеты – тоже полон силы и энергии. Настолько, что после каждого старта ракеты стартовый стол ремонтируют, добавляя выбитый огненным вихрем бетон.

Третий закон Ньютона можно сформулировать иначе, как закон сохранения импульса. Импульсом называется произведение массы на скорость. В терминах закона сохранения импульса старт ракеты можно описать так.

Первоначально импульс космической ракеты, покоящейся на стартовой площадке, был равен нулю (Большая масса ракеты, умноженная на нулевую ее скорость). Но вот включен двигатель. Топливо сгорает, образуя огромное количество газообразных продуктов сгорания. Они имеют высокую температуру и с высокой скоростью истекают из сопла ракеты в одну сторону, вниз. Это создает вектор импульса, направленный вниз, величина которого равна массе истекающего газа, умноженного на скорость этого газа. Однако, в силу закона сохранения импульса, суммарный импульс космической ракеты относительно стартовой площадки должен быть по-прежнему равен нулю. Поэтому тут же возникает вектор импульса, направленный вверх, уравновешивающий систему «ракета – отбрасываемые газы». За счет чего возникнет этот вектор? За счет того, что стоящая до тех пор неподвижно ракета начнет движение вверх. Импульс, направленный вверх, будет равен массе ракеты, умноженной на ее скорость.

Если двигатели ракеты мощные, ракета очень быстро набирает скорость, достаточную для того, чтобы вывести космический корабль на околоземную орбиту. Эта скорость называется первой космической скоростью и равна приблизительно 8 километрам в секунду.

Мощность двигателя ракеты определяется в первую очередь тем, какое топливо сгорает в двигателях ракеты. Чем выше температура сгорания топлива, тем мощнее двигатель. В самых ранних советских ракетных двигателях топливом был керосин, а окислителем – азотная кислота. Сейчас в ракетах используется более активные (и более ядовитые) смеси. Топливом в современных американских ракетных двигателях является смесь кислорода и водорода. Кислородно-водородная смесь очень взрывоопасна, но при сгорании выделяет огромное количество энергии.

Что тянет снаряд вниз

Пассажирский самолет пролетает за час около двухсот пятидесяти километров. Сколько же пролетит за час снаряд, летящий в десять раз быстрее самолета?

Казалось бы, снаряд должен пролететь за час около двух с половиной тысяч километров.

На самом деле, однако, весь полет снаряда продолжается всего лишь около минуты, и снаряд пролетает обычно не больше 15-20 километров.

В чем же тут дело? Что мешает снаряду лететь так же долго и так же далеко, как летит самолет?

Рис. 96. Как летел бы снаряд при выстреле из орудия, ствол которого направлен прямо в цель, и как надо направить ствол, чтобы снаряд попал в цель

Самолет летит долго потому, что воздушный винт тянет его все время вперед. Винт работает много минут, много часов подряд. Поэтому и самолет может лететь непрерывно много часов подряд.

Снаряд же получил толчок в канале орудия, а дальше летит уже сам по себе, никакая сила больше не толкает его вперед. С точки зрения механики, летящий снаряд будет телом, движущимся по и терции. Такое тело, – учит механика, – должно подчиняться очень простому закону: оно должно двигаться прямолинейно и равномерно, если только к нему не приложена больше никакая сила.

Подчиняется ли снаряд этому закону, движется ли он прямолинейно?

Рис. 97. Брошенный камень описывает дугу

Представьте себе, что за километр от вас находится какая-либо цель, – например, неприятельский пулемет. Попробуйте навести 76-миллиметровую дивизионную пушку так, чтобы ствол ее был направлен прямо в пулемет (рис. 96), потом произведите выстрел.

Сколько бы раз вы так ни стреляли, в цель вы не попадете никогда: всякий раз снаряд будет падать на землю и разрываться, пролетев всего лишь метров 300. Продолжаете опыты, и вы скоро придете к такому выводу: чтобы попасть, ствол надо направить не в цель, а несколько выше ее (рис. 96).

Выходит, что снаряд летит не прямо вперед: в полете он опускается. В чем дело? Почему снаряд летит не прямолинейно? Какая сила тянет снаряд вниз?

Ответ очень простой: сила тяжести заставляет снаряд опускаться во время полета.

Всякий знает, что брошенный камень летит не прямо, а описывает дугу и, пролетев небольшое расстояние, падает на землю или в воду (рис. 97). При прочих равных условиях камень летит тем дальше, чем сильнее он брошен, чем большую скорость он получил в момент броска.

Рис. 98. Как понижался бы снаряд под линией бросания при стрельбе в безвоздушном пространстве

Поставьте на место человека, бросающего камень, орудие, а камень замените снарядом; как и всякое летящее тело, снаряд притянется при полете к земле, а из-за этого отойдет от той линии, по которой он был брошен; эта линия так и называется в артиллерии – «линией бросания», а угол между этой линией и горизонтом орудия – «углом бросания» (рис. 98).

В первую секунду полета снаряд опустится приблизительно на 5 метров (точнее – на 4,9 метра), во вторую – почти на 15 метров (точнее-на 14,7 метра), и в каждую следующую секунду скорость падения будет увеличиваться почти на 10 метров в секунду (точнее – на 9,8 метра в секунду). Таков закон свободного падения тел, открытый Галилеем.

Поэтому-то линия полета снаряда – траектория – получается не прямой, а, точно так же как и для брошенного камня, похожей на дугу.

Теперь попытайтесь ответить на такой вопрос: нет ли связи между углом бросания и расстоянием, которое пролетает снаряд?