Почему ракеты-носители летят исключительно по дуге?

Чтобы выйти за пределы земного тяготения, ракеты запускают по дуге, кривизна которой увеличивается с ростом высоты. Но почему эти аппараты не летят вертикально вверх на протяжении всего подъема?

Все ракеты, которые сегодня запускают в космос с теми или иными целями, движутся по очень похожим дугообразным траекториям. Но зачем делать дугу? Неужели ракеты не могут лететь вертикально вверх?

Чтобы стабильно двигаться по орбите, скорость космического корабля должна быть равна скорости с которой он падает на Землю. Это не позволит кораблю упасть, и при этом он не будет отдаляться от планеты на слишком большое расстояние. Однако ниже примерно 100 км сделать это практически невозможно, потому что сопротивление воздуха слишком быстро замедлит движение корабля.

Но выше этой границы космоса или, как ее называют, линии Кармана, корабль может разгоняться до достаточно высокой скорости — более 7 км в секунду. Благодаря этому после отключения двигателя аппарат будет дрейфовать в космосе с той же скоростью, с которой падает, и, следовательно, вращаться вокруг Земли.

Объекты на орбите имеют ту же массу, что и на Земле. Они все еще обладают той же инерцией и на них также действует гравитационное притяжение планеты. Они падают, но если они удаляются с той же скоростью, с какой падают, то никогда не упадут на поверхность Земли.

Ракеты-носители запускают по дугообразой траектории для правильного выхода аппарата на орбиту. На первом этапе космический корабль движется вверх, преодолевая сопротивление воздуха, а когда выше 100 километров атмосфера становится достаточно разреженной, ракета изменяет свою траекторию, чтобы с минимальным расходом топлива выйти на заданную орбиту. Если ракету-носитель запускать сразу под углом к горизонту, сопротивление воздуха будет сильнее и не факт, что она сможет преодолеть его и выйти на стабильную орбиту.

источник