Шаттл держался на орбите, постоянно промахиваясь мимо Земли

Как шаттл набирал орбитальную скорость

Чтобы выйти на орбиту, шаттлу было недостаточно просто подняться высоко: нужно было разогнаться в сторону. Во время старта его главные двигатели и твердотопливные ускорители сначала поднимали корабль, а затем разгоняли его по наклонной траектории. Когда ускорители и внешний топливный бак отработали, шаттл уже двигался достаточно быстро, чтобы его путь вокруг Земли не пересекал поверхность.

Это движение можно представить как последовательность падений. За время, пока корабль опускается под действием тяжести, он успевает продвинуться вперёд — и Земля под ним тоже «уходит» вниз, поскольку её поверхность закруглена. Чем выше скорость, тем дальше корабль проходит за то же время. Орбита возникает, когда падение и движение вперёд складываются в устойчивую кривую вокруг планеты.

Почему двигатели не работали постоянно

После выхода на орбиту шаттлу не требовалось непрерывно включать двигатели, чтобы «держаться» наверху. Гравитация никуда не исчезала: именно она постоянно искривляла его траекторию. Двигатели включали короткими импульсами, когда нужно было изменить орбиту, сблизиться с другим объектом или подготовиться к возвращению.

Орбита, однако, не всегда оставалась неизменной. На низких высотах сохраняются следы атмосферы; они создают сопротивление и постепенно отбирают скорость. Поэтому корабль может понемногу терять высоту. Для возвращения шаттл сам выполнял тормозной манёвр: после него траектория пересекала верхние слои атмосферы, где воздух начинал заметно замедлять аппарат.

Возвращение — это тоже часть траектории

При входе в атмосферу энергия быстрого движения превращалась в тепло, поэтому корпус защищали специальные теплозащитные плитки. Шаттл уже не мог бесконечно огибать Землю: сопротивление воздуха снижало скорость, и планирующий аппарат направлялся к посадочной полосе.

Орбита, таким образом, была не местом, где гравитация переставала действовать, а тщательно выбранной траекторией: скорость удерживала корабль в обходе планеты, а короткий тормозной импульс позволял закончить этот обход и начать возвращение.