Kom huis toe: terugkeer

Elke astronaut kom op dieselfde manier huis toe: deur spoed in hitte te verander ‘n Kapsel wat uit die baan kom dra genoeg energie per kilogram om sy eie gewig in staal te smelt vele kere oor. Die hele kuns van terugkeer is om die energie te verwyder, stadig genoeg om te oorleef en vinnig genoeg om nie terug in ruimte te stuit nie

Die masjiene begin val Die lug rem.

Kyk

1. Die deorbit brand. Agtertoe wys, die kapsule vuur sy masjien vir ‘n paar minute en vertraag met ongeveer 100 m/s. Dit laat die ver kant van sy baan in die atmosfeer daal.
2. Instapkoppelvlak, ongeveer 120 km bokant. Die kapsule ontmoet die eerste dunne spore van lug wat nog steeds beweeg teen ongeveer 7,8 km/s
3. Die vuurbal. Die lug voor die hitteskerm word so hard gedruk dat dit gloeiende plasma word, duisende grade warm. Radiosignale kan nie deurkom vir ‘n paar minute nie. Die hitte skerm kook en verrot, die hitte dra dit saam
4. Die gang. Terugkeer van die Maan teen 11 km/s, die instaphoek moet reg wees tot ‘n fractie van ‘n graad: te steil en die vertraging sou die bemanning verpletter, te ondiep en die kapsule skiet uit die lug soos ‘n steen uit water.
5. Parachutes. Onder 10 km val die kapsule teen ‘n paar honderd km/h Parachutes open, en dit land ‘n paar meter per sekonde.

Verstaan

Vanaf ‘n sirkelbaan van 400 km (r = 6,778 km) is die spoed 7.67 km/s. ‘n Ellips waarvan die laagste punt 50 km bo is het a = 6,603 km, en op 400 km moet sy spoed 7.57 km/s wees. Die deorbit burn is die verskil: ongeveer 102 m/s, net 1.3% van die orbitale spoed.

Trekkracht is ½ ρ v² C_D A. Die lugdigtheid ρ halveer ongeveer elke 5 km van afdaling (skaalhoogte ongeveer 7,2 km), dus die vertraging styg steil, pieke en val as die kapsule vertraag. In die model hierbo:

Inskrywing	Spoed	Hoek	Piek vertraging
Van lae orbite	7.85 km/s	1.5°	ongeveer 8 g
Van die Maan, te steil	11 km/s	8°	ongeveer 31 g
Van die maan, in die gang	11 km/s	5.6°	ongeveer 7 g
Van die Maan, te ondiep	11 km/s	4.8°	spring terug uit

Echte kapsules vlieg met ‘n klein lift (hulle middelpunt van massa is off-center, so hulle vlieg gekant) en rol om dit te stuur, wat die piek tot ongeveer 4 g vir ‘n Soyuz verlaag en Apollo se gang tot ongeveer 2 grade vergroot.

Meester

Die model integreer die vlakvergelykings van beweging met slegs gewig en sleep:

dv/dt = −μ r/|r|³ − (ρ(h) |v| / 2β) v,   ρ(h) = ρ₀ e^(−h/H)

met β = m/(C_D A) = 350 kg/m² (kapselagtig) en H = 7,2 km. Vir ‘n steil ballistiese ingang, Allen en Eggers (1958) het getoon dat die piek vertraging is byna onafhankelijk van β:

a_max ≈ v_E² sin γ / (2 e H)

Vir die steil maan geval (γ = 8°) gee dit ongeveer 44 g; die volledige simulasie gee 31 g, omdat die gewigsverlies die pad ondieper hou as die kapsule afdaal. Hoe dan ook, die instaphoek, nie die grootte van die voertuig nie, stel die g-lading, wat is waarom elke terugkeer ruimtevaartuig ‘n presiese gang vlieg