Почему метеориты сгорают в атмосфере, а парашютисты прыгающие почти из космоса — нет?

Продолжаем отвечать на вопросы, которые нам присылают наши читатели.

Замечательный вопрос, давайте разбираться вместе.

Немецкие ракеты V2 действительно достигали космоса уже в 40-х годах прошлого столетия. При вертикальном запуске V2 достигала скорости около 9000 км/ч после чего горючее кончалось, ракета замедлялась и останавливалась, а затем падала вертикально вниз. При этом V2 не сгорала при падении. Ну разве что если бы упала на склад с горючим.

Когда объект падает с большой высоты, скажем со 100 километров — скорость, которую он развивает недостаточна для того, чтобы сгореть от трения об атмосферу, при условии, что начальная скорость объекта относительно Земли равна нулю.

Прыжок Феликса Баумгартнера в этом смысле принципиально не отличался от падения ракеты V2. Он просто поднялся вертикально над поверхностью Земли и прыгнул вниз. При этом в момент начала прыжка его скорость относительно Земли была нулевой.

Так во время падения Феликс развил максимальную скорость 1357.6 км/ч. Для сравнения пассажирские самолёты летают со скоростью около 900 км/ч и способны при необходимости разгоняться до 1000 км/ч, а сверхзвуковые самолёты Конкорд и Ту-144 могут летать чуть ли не в два раза быстрее, чем падал Феликс.

Почему же сгорают метеориты и спутники?

Космические аппараты находящиеся на орбите движутся относительно Земли гораздо в десятки раз быстрее, чем максимальная скорость достигнутая Баумгартнером. Так, к примеру, орбитальная скорость МКС составляет около 27500 км/ч или примерно 7.6 км/с.

Что касается метеоритов, то их скорость входа в атмосферу может быть практически любой — всё зависит от векторной суммы скоростей Земли и метеорита в момент входа метеорита в атмосферу. Для подавляющего большинства метеоритов эта скорость намного превышает орбитальные скорости космических аппаратов.

Входя в плотные слои атмосферы на огромной скорости что метеориты, что космические корабли, что падающие спутники испытывают сильнейшее трение о воздух. Огромная кинетическая энергия преобразуется в тепловую, что и является причиной сгорания в атмосфере.

Если бы космический аппарат мог в течение нескольких минут сбросить процентов 90 этой скорости, то он смог бы упасть на Землю и не сгореть в атмосфере, в таком случае космическим кораблям не понадобились бы например тепловые щиты или абляционные покрытия, которые защищают спускаемые аппараты от огромных температур.

Однако для торможения с орбитальных скоростей до скоростей позволяющих войти в атмосферу и не сгореть нужно очень много горючего. Не настолько много, сколько требуется чтобы вывести космический корабль на орбиту, но сравнимо с этим. Горючему чтобы гореть нужен окислитель, который тоже имеет массу.

Все это нужно вывести на орбиту вместе с кораблём. В итоге космический корабль умеющий тормозить на орбите будет стоит баснословных денег. Практического смысла в таком проекте нет.