На какой высоте можно почувствовать невесомость

Невесомость – это состояние, которое человек или другой объект испытывает при свободном падении, когда не чувствует свой вес из-за отсутствия давления на опору. Часто его ошибочно связывают с отсутствием гравитационного притяжения и задаются вопросом, на каком расстоянии от Земли начинается невесомость. Но суть этого состояния не в огромном расстоянии от гравитационных тел. Хотя теоретически между галактиками и в межзвездном пространстве гравитация значительно ослабевает и становится практически неощутимой.
Как же тогда космонавты испытывают невесомость на космических аппаратах, МКС и других орбитальных станциях? Например, Международная космическая станция находится на расстоянии ≈400 км от Земли, где сила гравитации всего лишь на 10% меньше, чем на поверхности нашей планеты. А самолет-лаборатория Ил-76 МДК создает режимы кратковременной невесомости на высоте около 9 км.
Так на какой высоте наступает невесомость? Правильный ответ – на любой, если на этой высоте происходит свободное падение тела. Например, это состояние испытывают парашютисты во время свободного полета. Они обычно прыгают с высоты 3–5 км и находятся в свободном падении около 30–60 секунд. На мгновения ощутить невесомость можно, даже катаясь на качелях или просто подпрыгивая на месте. Так что вопрос о том, на какой высоте появляется невесомость, не совсем корректен, т.к. это состояние напрямую от высоты не зависит.

Космонавты испытывают орбитальную невесомость, когда вместе с космическим кораблем или станцией находятся в состоянии свободного падения. Они как бы постоянно «падают» на Землю, но при этом движутся с большой горизонтальной скоростью на низких околоземных орбитах (≈200–400 км) и поэтому пролетают мимо земной поверхности.
Это расстояние можно условно считать ответом на вопрос, на какой высоте начинается невесомость в космосе. Но важно понимать, что космонавты начинают испытывать невесомое состояние не на какой-то конкретной высоте. Орбитальная невесомость наблюдается с момента выхода космического корабля на орбиту, когда он достигает первой космической скорости – около 7900 м/с – и переходит в режим постоянного свободного падения. На орбите космический корабль или станция, как и все находящиеся на них объекты, все еще испытывают земное притяжение. Они как бы «падают» на Землю, но из-за огромной горизонтальной скорости движутся по орбите.
И здесь важно не то, на какой высоте от Земли начинается невесомость, а когда изначально наблюдается это состояние. Как только прекращается ускорение после старта, и корабль переходит в режим полета на орбите, космонавты начинают ощущать невесомость. И дело не в том, что они улетели слишком далеко от Земли. Ее гравитация по-прежнему сильна, но не ощущается в режиме свободного падения корабля или космической станции вокруг планеты.

Пошагово путь космонавтов к орбитальной невесомости выглядит примерно так:

1. Старт ракеты-носителя с пилотируемым кораблем.
2. На высоте 40–50 км над Землей – отделение первых ступеней (ускорителей, боковых блоков) для облегчения последующего разгона.
3. На высоте 100–110 км – на уровне Линии Кармана, где официально начинается космос, атмосфера становится разреженной и не создает прежнего сопротивления движению – отделение головных обтекателей.
4. На высоте, близкой к рабочей орбите (у МКС ≈400 км), после вывода корабля – отделение остальных ступеней. Именно здесь, когда корабль уже достиг нужной высоты и скорости движения, на его борту начинают «плавать» ручки, блокноты и все незафиксированные предметы.

На высоте орбиты МКС атмосфера настолько разрежена, что практически не препятствует движению. Это важное условие для осуществления орбитального полета. Но все же для поддержания необходимой скорости (той самой первой космической, 7,9 км/с) приходится периодически включать двигатели.

Чтобы ощутить невесомость, не обязательно совершать орбитальный полет в 400 километрах от Земли. Режимы кратковременной невесомости успешно создаются на борту самолета-лаборатории Ил-76 МДК. Он совершает полет по параболе Кеплера: с уровня 6–6,5 км под углом 45° стремительно поднимается на высоту 9–9,5 км, а затем с временно выключенными двигателями переходит на плавное снижение.
Другими словами, самолет выполняет контролируемое свободное падение. Сила инерции в эти полминуты уравновешивает силу тяжести, и вес перестает ощущаться. Затем самолет выходит из режима кратковременной невесомости и с включенными двигателями летит горизонтально на высоте 6–6,5 км. После этого параболический полет повторяется.
Периоды кратковременной невесомости во время параболических полетов на Ил-76 МДК длятся около 30 секунд – во время, когда самолет проходит вершину параболы и осуществляет свободное падение. В эти периоды на борту происходит самое интересное – все становится невесомым и парит в окружающем пространстве. В рамках 1 полета выполняется 10–15 параболических маневров.
Такие полеты помогают космонавтам немного привыкнуть к состоянию невесомости и приобрести необходимые навыки действий в таких условиях, а туристам – получить бесценный опыт и незабываемые впечатления. Перегрузки во время таких полетов небольшие (2g) и ощущаются недолго – при наборе высоты. Это позволяет испытать невесомость без строгих противопоказаний по здоровью и без негативных последствий. Для сравнения, при старте РН перегрузки составляют 4–4,5g.
Космонавты не зря проходят тщательные проверки и основательные тренировки. Длительное пребывание в невесомом состоянии становится непростым испытанием для организма, особенно для опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы. Другое дело – кратковременная невесомость. Она не вредит здоровью и позволяет насладиться невесомым состоянием без нежелательных последствий, с которыми сталкиваются космонавты после долгого пребывания в невесомом состоянии.

Испытать невесомость можно на разном расстоянии от Земли. Например, находясь на Международной космической станции – на высоте ее орбиты (≈400 км). Или гораздо ближе – находясь на борту самолета-лаборатории Ил-76 МДК, при его снижении по параболе Кеплера с 9500 до 6500 метров. Причем второй вариант доступен не только космонавтам! Приглашаем и Вас совершить увлекательный полет в невесомости на борту легендарного «Илюши»!
Подробнее о состоянии невесомости, способах ее достижения и влиянии на здоровье космонавтов мы рассказали в предыдущей статье.