Для тех, кто не смотрел сериал, но интересуется ракетными ранцами, поясним. Мандалорцы — воины из вселенной «Звездных войн», интересные для нас своей броней и оружием. Многие из них используют ракетные ранцы. В первый раз такая штука появляется в той части «Звездных войн», которая называется «Эпизод 6. Возвращение джедая» — ей пользуется Бобба Фет.
Однако эти устройства позволяют героям фильмов намного больше, чем реактивные ранцы, существующие в экспериментальном формате в реальности.
Реактивный или ракетный?
Для начала давайте проясним для гуманитариев, чем ракетные двигатели отличаются от реактивных. У ракет и топливо, и окислитель (кислород) находятся внутри. При их соединении образуется раскаленный газ. Он выходит из сопел ракеты с большой скоростью и толкает ее вперед. Реактивный же двигатель для окисления горючего забирает воздух из атмосферы. На Луну он вас доставить не сможет, зато и кислород для него не надо возить с собой.
А что с ранцами мандалорцев, там какие двигатели? Безусловно, ракетные. Во-первых, на них нет никаких воздухозаборников — а они при такой мощности уже должны быть заметными. Во-вторых, в сериале они работают даже под водой. Так что называть этот девайс следует ракетным ранцем, не реактивным.
Вверх и вперед: какая нужна тяга?
Допустим, Мандалорец со всем снаряжением имеет массу в 100 кг. Он сам, доспехи, ранец, ракета в тубусе — возможно, получится даже больше, но 100 — слишком удобная для расчета цифра, чтобы отказаться от нее.
Предположим, что гравитация на Мандалоре и других планетах сериала близка к земной и составляет 9.8 Ньютона на килограмм. Именно так это и выглядит в кино. Тогда, чтобы просто зависнуть в воздухе, нашему герою понадобится тяга в 980 Н. Чтобы двигаться вверх с невиданной скоростью, равной ускорению свободного падения 9,8 м/с, тягу придется удвоить, доведя до 1960 Н. А чтобы подхватить падающего товарища-мандалорца и подниматься с ним (такое мы в фильме видели) — уже 3920 Н.
А если мандалорец захочет полететь горизонтально, какая тяга потребуется? Тут все сложнее: нужно учесть силу тяжести, подъемную силу, возникающую при взаимодействии корпуса мандалорца с атмосферой (она будет невелика), сопротивление воздуха (допустим, 0,186, как у парашютиста в свободном падении) и угол тяги (25 градусов).
Избавим вас от скучных (хотя и несложных) расчетов и скажем сразу: для горизонтального полета мандалорцу потребовалась бы скорость 70,4 м/с (253,44 км/ч), развиваемая при тяге в 1014 Н.
Скорость мандалорского газа
Так может ли быть сегодня построен ракетный двигатель с такой тягой? До ответа остался буквально один шаг.
В «Мандалорце», в Главе 20, есть примеры горизонтального полета — когда Дин Джарин и другие пытаются догнать здоровенную летающую тварь. Горючего им хватает на 45 секунд. При этом масса топлива в их ракетных ранцах, чисто на глаз, вряд ли превышает 10 кг. То есть двигатель выбрасывает 0,22 кг газа в секунду.
При уже известной нам тяге в 1014 Н этот объем должен выходить из сопел со скоростью около 16 000 км/ч. Напомним, при этом сам мандалорец движется вперед со скоростью 253,44 км/ч — из-за разницы между его массой и массой выхлопа, а также сопротивления воздуха.
Существуют ли в 2023 году на планете Земля ракетные двигатели с такими параметрами? Увы, еще нет. Известные нам ракетные ранцы, построенные еще в XX веке, были заряжены 30 литрами (43 кг) перекиси водорода и поддерживали горизонтальный полет в течении 30 секунд. Это значит, что они выбрасывали 1,45 кг вещества в секунду, а скорость струи составляла 2516,4 км/ч. Да, это намного хуже, чем технология мандалорцев, и землянам еще есть куда стремиться!
По материалам статьи The Physics of Mandalorian Jetpacks (Hint: They Aren’t Jetpacks)