Dolazak kući: povratak

Svaki astronaut dolazi kući na isti način: pretvarajući brzinu u toplinu. Kapsula koja dolazi iz orbite nosi dovoljno energije po kilogramu da bi se njezina težina mnogo puta otopila u čeliku. Cijela umjetnost ponovnog ulaska je u tome da se riješite te energije dovoljno polako da preživite, i dovoljno brzo da se ne odskočite natrag u svemir.

Motori počinju padati. Zrak koči.

Gledaj.

1. Deorbitiranje izgara. Okrenuta unatrag, kapsula pali svoj motor nekoliko minuta i usporava za oko 100 m / s. To je spuštanje dalekog dijela orbite u atmosferu.
2. Ulazno sučelje, oko 120 km iznad. Kapsula susreće prve tanke tragove zraka koji se još uvijek kreću brzinom od oko 7,8 km/s.
3. Vatrena kugla. Zrak ispred toplinskog štita je stisnut tako jako da postaje žaruća plazma, vruća tisućama stupnjeva. Radio signali ne mogu proći kroz nekoliko minuta. Toplinski štit polako se ugrađuje i odvaja, noseći toplinu sa sobom.
4. Hodnik. Vraćajući se s Mjeseca brzinom od 11 km/s, kut ulaska mora biti točan na djelić stupnja: previše strm i usporivač bi zdrobio posadu, previše plitak i kapsula bi skliznula iz zraka kao kamen s vode.
5. Padači. Ispod 10 km kapsula pada brzinom od nekoliko stotina km/h. Padovci se otvaraju, i slijeta nekoliko metara u sekundi.

Razumijem.

Iz kružne orbite od 400 km (r = 6.778 km) brzina je 7,67 km/s. Elipsoida čija je najniža točka 50 km iznad ima a = 6.603 km, a na 400 km njezina brzina mora biti 7,57 km/s. Deorbitiranje je razlika: oko 102 m/s, samo 1.3% od orbitalne brzine.

Pogonska sila je ½ ρ v² C_D A. Gustoća zraka ρ se otprilike prepolovi svakih 5 km spuštanja (visina skale oko 7,2 km), tako da usporavanje strmo raste, doseže vrhunac i pada kako kapsula usporava. U gornjem modelu:

Upis	Brzina	Kut	Maksimalno usporavanje
Iz niske orbite	7,85 km/s	1.5°	oko 8 g
S Mjeseca, previše strmo	11 km/s	8°	oko 31 g
S Mjeseca, u hodniku	11 km/s	5.6°	oko 7 g
S Mjeseca, previše plitko	11 km/s	4.8°	preskače natrag van

Prave kapsule lete s malim pokretom (njezino središte mase je izvan centra, tako da lete nagnuto) i kotrljanjem kako bi se upravljalo, što smanjuje vrh na oko 4 g za Sojuz i proširuje Apollov hodnik na oko 2 stupnja.

Gospodaru.

Model integrira planarne jednadžbe gibanja samo s gravitacijom i otporom:

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

s β = m/(C_D A) = 350 kg/m² (nalik kapsuli) i H = 7,2 km. Za strmi balistički ulazak, Allen i Eggers (1958.) su pokazali da je vršno usporivanje gotovo neovisno o β:

a_max ≈ v_E² sin γ / (2 e H)

Za strmi mjesečev slučaj (γ = 8°) daje oko 44 g; puna simulacija daje 31 g, jer gravitacija nastavlja savijati put plićim kako se kapsula spušta. U svakom slučaju, kut ulaska, a ne veličina letjelice, određuje g-opterećenje, zbog čega svaka povratna letjelica leti preciznim koridorom.