Kosmický výzkum

Ve dvacátém století vstoupil člověk do kosmického prostoru. Nejvýznamnějšími milníky jsou tyto události:

1.     rok 1957 - vypuštění první umělé družice Země - sovětský Sputnik 1;

2.     11. 4. 1961 - vyslání prvního člověka na oběžnou dráhu: byl jím sovětský kosmonaut Jurij Gagarin;

3.     20. 7. 1969 - první přistání lidí na Měsíci: v rámci program Apollo na Měsíc vystoupil americký kosmonaut Neil Armstrong.

Na oběžnou dráhu Země byly vyslány i orbitální stanice určené pro dlouhodobý pobyt astronautů  v kosmickém prostoru (americký Skylab, sovětský Mir, …). Ve spojených státech byl vyvinut raketoplán, který se vrací na Zem a může být opětně použit. Pro astronomii jsou velmi významné kosmické sondy s vědeckými přístroji, které jsou vysílány do blízkosti těles Sluneční soustavy (planet, měsíců, planetek či komet) nebo na jejich povrch.

Dobývání kosmického prostoru se neobešlo bez obětí - k největším tragédiím došlo:

1.     28. 1. 1986 - při startu shořel raketoplán Challenger se sedmičlennou posádkou;

2.     1. 2. 2003 - havárie raketoplánu Columbia, při níž při návratu na Zem zahynulo všech sedm členů posádky.

Kolem Země obíhají i umělé družice Země, což jsou tělesa o hmotnosti většinou stovek i tisíců kilogramů, která byla raketou dopravena na oběžnou dráhu okolo Země. Nejnižší výšky nad povrchem Země, v nichž se družice pohybují, jsou zhruba 200 km. Vzduch, který v těchto výškách ještě je, je sice asi krát řidší než na zemském povrchu, přesto ale družici brzdí. Družice tím ztrácí energii a pomalu sestupuje na nižší a nižší dráhy. Tam má ale vzduch vyšší hustotu, což způsobí další zpomalování pohybu družice a její další klesání do nižších vrstev atmosféry. Nakonec se dostane do tak husté atmosféry, že se rozžhaví, zabrzdí a buď shoří celá během pádu, nebo se rozpadne a některé její zbytky dopadnou na zemský povrch. Ve velkých výškách (až několik tisíc kilometrů nad zemským povrchem) může však družice obíhat velmi dlouho.

Rychlost, se kterou družice obíhá po kruhové dráze kolem Země v určité výšce, se nazývá kruhová rychlost. Kruhová rychlost, kterou by družice měla těsně nad zemským povrchem (při zanedbání odporu vzduchu) se nazývá první kosmická rychlost a její velikost je rovna přibližně . Velikost kruhových rychlostí na vyšších drahách jsou sice menší, ale řádově se jedná stále o několik kilometrů za sekundu.

Pokud má tedy družice stabilně obíhat kolem Země, musí být vypuštěna právě kruhovou rychlostí, jejíž velikost je určena pro danou orbitu v dané vzdálenosti od Země.

V současné době obíhá kolem Země již tolik družic (řádově tisíce), že se začínají vyskytovat i jisté dopravní problémy: s rostoucí hustotou provozu na oběžných drahách roste i pravděpodobnost srážky, která při vzájemných rychlostech o velikostech několika kilometrů za sekundu může mít velmi katastrofální následky. Navíc z některých družic se postupně uvolňuje mnoho malých tělísek (matičky, odloupnuté šupinky barvy, …), které (ač mají malé rozměry) mohou znamenat vážné nebezpečí pro kosmické lodi. Je pravděpodobné, že právě takové srážky způsobily náhlá „zmlknutí“ některých družic, která nebylo možné vysvětlit jiným způsobem.