Työnnä taaksepäin päästäksesi eteenpäin.

Raketti liikkuu heittämällä massaa taaksepäin. Siinä on koko temppu. Kaikkea, mitä raketti heittää ulos (oikean raketin kuumaa kaasua tai pulloraketin vesisuihkua), kutsutaan pakokaasuksi. Kun raketti työntää pakokaasua taaksepäin, pakokaasu työntää rakettia eteenpäin.

Tämä on Newtonin kolmas laki: kun kappale A työntää kappaletta B, kappale B työntää takaisin kappaletta A yhtä suurella voimalla vastakkaiseen suuntaan. Nämä kaksi voimaa muodostavat parin. Ne vaikuttavat eri kappaleisiin, joten ne eivät kumoa toisiaan. Pakokaasuun kohdistuva työntö saa pakokaasun kiihtymään taaksepäin; rakettiin kohdistuva työntö saa raketin kiihtymään eteenpäin.

Saman ajatuksen voi ilmaista liikemäärän avulla. Liikemäärä on massa kertaa nopeus (p = m v). Jos mikään järjestelmän ulkopuolinen ei työnnä sitä, sen kokonaisliikemäärä ei voi muuttua. Raketti ja sen pakokaasu ovat aluksi levossa, joten niiden kokonaisliikemäärä alkaa nollasta ja pysyy nollana:

m_rocket × v_rocket + m_exhaust × v_exhaust = 0, joten m_rocket × v_rocket = −m_exhaust × v_exhaust

Miinusmerkki kertoo, että nopeudet osoittavat vastakkaisiin suuntiin.

Ajatuskoe, jossa ei ole lainkaan rakettia: 60 kg painava luistelija seisoo hyvin sileällä jäällä ja heittää 3 kg painavan pallon eteenpäin nopeudella 10 m/s. Pallon liikemäärä kasvaa määrällä 3 × 10 = 30 kg·m/s, joten luistelijan on saatava sama määrä liikemäärää taaksepäin: v = 30 ÷ 60 = 0,5 m/s vastakkaiseen suuntaan. Raketti on kuin tämä luistelija, joka heittää yhä uudelleen hyvin pientä palloa erittäin nopeasti.

Mitä vastaan raketti työntää itseään? Ei ilmaa eikä maata. Se työntää omaa pakokaasuaan vastaan ja kuljettaa sitä mukanaan. Siksi raketti toimii tyhjässä avaruudessa, jossa ei ole mitään muuta, jota vasten työntää. Itse asiassa se toimii siellä hieman paremmin, kuten näet Maailmassa 4.

Tämä yllätti aikoinaan jotkut ihmiset. Vuonna 1920 sanomalehden pääkirjoituksessa epäiltiin, että raketti voisi toimia avaruudessa, koska sillä ei olisi “mitään, mitä vasten työntää”. Sama sanomalehti julkaisi korjauksen heinäkuussa 1969, kun Apollo 11 oli matkalla Kuuhun.