Маленький металлический шарик отнюдь не избавился от воздействия силы земного притяжения. Более того, он мог оставаться на околоземной орбите лишь за ее счет. В противном случае, преодолев плотные слои атмосферы и выйдя в космос, он продолжал бы все больше и больше отдаляться от Земли. Когда спутник движется с огромной скоростью по орбите, сила притяжения Земли, воздействующая на него, остается почти такой же, как и непосредственно у поверхности Земли[64]. Но поскольку спутник движется с огромной орбитальной скоростью, за то время, в течение которого он слегка снижается над Землей («падает»), он успевает продвинуться вперед настолько, что поверхность Земли вследствие своей кривизны успевает отдалиться от спутника в точности на такое же расстояние, на которое он с ней сблизился. В ходе движения спутника по орбите эта картина все время повторяется: под действием силы земного притяжения спутник все время понемногу снижается, а поверхность Земли вследствие своей кривизны все время понемногу отдаляется от спутника, в результате чего оба процесса взаимно компенсируют друг друга. Этот замечательный баланс постоянно поддерживается, в частности из-за того, что при движении спутника по околоземной орбите практически отсутствует сопротивление воздуха и поэтому спутник может в течение очень длительного времени продолжать движение по орбите.
Чтобы выйти на околоземную орбиту, орбитальная скорость должна быть достаточно высокой: только в этом случае возможно поддержание указанного баланса. А Казахстан изначально обладает весьма значительной боковой скоростью, совершая один полный оборот вокруг земной оси за одни сутки. Чем дальше вы находитесь от оси вращения, тем выше ваша орбитальная скорость. Поэтому, запуская ракеты из какого-либо места вблизи экватора, вы получаете весьма существенное начальное преимущество. Орбитальная скорость порядка 8 километров в секунду необходима для движения по низкой околоземной орбите. Скорость вращения на широте Казахстана приблизительно равна 400 метров в секунду. Поэтому, если запуск осуществляется в восточном направлении, то, учитывая вращение Земли вокруг собственной оси, лишь за счет запуска с территории Казахстана, а не с Северного полюса вы можете сэкономить 5 % энергии, необходимой для достижения требуемой орбитальной скорости.
В центрифуге стиральной машины корпус барабана толкает белье внутрь, не позволяя ему разлететься в стороны. На велодроме тянущая сила, направленная внутрь и не дающая велогонщику вылететь за пределы велотрека, обеспечивается за счет высокой крутизны велотрека. А в случае спутника, возвестившего своими скромными сигналами «бип… бип… бип…» о прорыве человечества в космос, аналогичную функцию выполняла гравитация. Для всего, что вращается, требуется сила, которая все время тянула или толкала бы вращающийся объект в направлении центра вращения. Если бы такая сила внезапно исчезла, то белье в центрифуге стиральной машины и спутник на околоземной орбите начали бы двигаться по прямой линии.
Таким образом, гравитация продолжает играть важную роль даже на высоте нескольких сотен километров над поверхностью Земли. Но, безусловно, самым волнующим событием для человека, оказавшегося в космосе, стала невесомость. Вспомним астронавтов, которые, пребывая в условиях практически нулевой гравитации, отчаянно пытаются не пролить ни капли жидкости, иначе она будет сутками плавать в воздухе. Сейчас на околоземной орбите постоянно находится Международная космическая станция (МКС). Астронавты, пребывающие на ее борту, с гордостью говорят, что выполняют важные задания, но я отнюдь им не завидую. Подумать только: человеку, отправляющемуся на полгода работать на МКС, предстоит в течение шести месяцев падать на Землю! Да-да, они не летят – а все время падают. Подобно спутнику, все время падающему на Землю, астронавты, работающие на борту МКС, пребывают в состоянии непрерывного падения.
Находясь в состоянии свободного падения, вы не можете чувствовать силу тяжести ввиду отсутствия силы, которая толкала бы вас в обратную сторону. Поскольку астронавты не могут испытывать на себе действие какой-либо силы, которая толкала бы их в обратную сторону, они не могут утверждать, что на них действует сила тяжести. Это подобно моменту начала движения лифта, опускающегося вниз: вы ощущаете кратковременное снижение своего веса. Все дело в том, что пол не толкает вас в противоположную сторону с такой же силой, как до этого. Если бы лифт перешел в состояние свободного падения (допустим, у лифта очень глубокая шахта), то вы ощутили бы невесомость. На орбите невозможно избежать гравитации – она просто не ощущается. Но при этом все равно присутствует: ее тянущая сила, направленная к Земле, позволяет вам вращаться вокруг нашей планеты.
