Возвращение с Луны

Это долгое путешествие, но все это «под гору» — как только космический корабль покидает гравитационную сферу влияния Луны, гравитация Земли возвращает его домой.

Процесс покидания Луны называется «трансземной инъекцией» или TEI ; ракетный двигатель на CSM работает примерно две с половиной минуты, добавляя около 1000 м / с к скорости космического корабля на лунной орбите, сжигая при этом около 10 000 фунтов (4,5 метрических тонны) топлива.

Это расширенный комментарий к ответу Jumpjack, потому что он поднимает интересный вопрос и слишком длинный для комментария. Интересный вопрос:

сколько энергии должен потерять космический корабль, возвращающийся с Луны , при входе в атмосферу, и как это соотносится с энергией, необходимой для запуска космического корабля?

Что ж, на это можно ответить, и по традиции возьму Аполлон-11. Судя по журналу полетов Аполлона-11 , скорость КМ на входном интерфейсе была$11045\,\mathrm{m/s}$. По данным НАСА, масса СМ Аполлона-11 была$5557\,\mathrm{kg}$.

Если предположить, что КМ был неподвижен после приводнения, то количество потерянной энергии равно$3.39\times 10^{11}\,\mathrm{J}$.

Ну а плотность энергии керосина (из Википедии ) равна$43\times 10^6\,\mathrm{J/kg}$, поэтому энергия, теряемая КМ, соответствует$7880\,\mathrm{kg}$РП-1.

Итак, S1-C возил$770\,\mathrm{m^3}$РП-1, а плотность РП-1 составляет около$850\,\mathrm{kg/m^3}$: другими словами, S1-C перевозил$654\times 10^3\,\mathrm{kg}$РП-1.

Таким образом, энергия, потерянная на обратном пути через атмосферу, составляет около$1.2\%$энергии, доступной в S1-C.

Космический корабль должен разгоняться до такой степени, чтобы его центробежная сила преобладала над гравитацией Луны, таким образом покидая лунную орбиту. При правильных расчетах орбита остается, когда космический корабль находится ближе к Земле, поэтому он в конечном итоге попадает под действие земной гравитации и оттягивается назад.

Но это только "легкая" часть.

Тогда космический корабль должен потерять всю энергию, которую вложила в него ракета при старте с Земли! Если бы использовался двигатель, то потребовалось бы почти такое же количество топлива, как и для запуска космического корабля. Таким образом, вместо того, чтобы замедляться двигателем, космический корабль возвращает свою энергию системе Земля, используя трение о воздух: «потенциальную энергию» (масса * 9,81 м/с 2 * высота ⁾ и кинетическую энергию (0,5 * масса * скорость). ² ) преобразуются в тепло, которое рассеивается в атмосфере.

Некоторые космические аппараты используют только трение о воздух для замедления, другие (современные) также используют тормозные ракеты в заключительной части процедуры посадки.