Grįžimas namo: grįžimas

Kiekvienas astronautas grįžta namo tokiu pačiu būdu: greitį paversdamas šiluma. Iš orbitos atvykstanti kapsulė neša pakankamai energijos vienam kilogramui, kad išlydytų savo pačios svorį pliene daug kartų. Visas grįžimo į atmosferą menas yra atsikratyti tos energijos pakankamai lėtai, kad išliktum, ir pakankamai greitai, kad neatsisuktum atgal į kosmosą.

Varikliai pradeda kristi. Stabdymą atlieka oras.

Žiūrėk.

1. Deorbitacijos deginimas. Nukreipta atgal, kapsulė kelias minutes uždega savo variklį ir sulėtina maždaug 100 m / s. Tai sumažina jo orbitos tolimosios pusės į atmosferą.
2. Įėjimo sąsaja, apie 120 km aukštyje. Kapsulė susiduria su pirmais plonais oro pėdsakais, kurie vis dar juda maždaug 7,8 km/s greičiu.
3. Ugnies kamuolys. Oro prieš šilumos skydą yra suspaudžiamas taip stipriai, kad jis tampa švytinčia plazma, tūkstančiais laipsnių karšta. Radijo signalai negali praeiti per kelias minutes. Šilumos skydas lėtai angluoja ir nulupamas, kartu su juo neša šilumą.
4. Koridoras. Grįžtant iš Mėnulio 11 km/s greičiu, įėjimo kampas turi būti tikslus iki laipsnio dalies: per staigus ir lėtėjimas sugniuždytų įgulą, per seklus ir kapsulė nuskristų nuo oro kaip akmuo nuo vandens.
5. Parašiutai. Žemiau maždaug 10 km kapsulė krenta keliais šimtais km/h greičiu. Parašiutai atsidaro, ir jis nusileidžia keliais metrais per sekundę.

Supratau.

Iš 400 km apskritimo orbitos (r = 6778 km) greitis yra 7,67 km/s. Elipsoida, kurios žemutinis taškas yra 50 km aukštyje, turi a = 6603 km, o esant 400 km jos greitis turi būti 7,57 km/s. Deorbit deginimas yra skirtumas: apie 102 m/s, tik 1,3% orbitinio greičio.

Drag force is ½ ρ v² C_D A. Oro tankis ρ maždaug perpus sumažėja kas 5 km nusileidimo (skalės aukštis apie 7,2 km), todėl lėtėjimas staigiai didėja, pasiekia aukščiausią tašką ir mažėja kapsulei lėtėjant. Aukščiau pateiktame modelyje:

Įrašas	Greitis	Kampas	Didžiausias lėtėjimas
Iš žemos orbitos	7,85 km/s	1.5°	apie 8 g
Nuo Mėnulio, per stačiai	11 km/s	8°	apie 31 g
Iš Mėnulio, koridoriuje	11 km/s	5.6°	apie 7 g
Iš Mėnulio, per sekli	11 km/s	4.8°	praleidžia atgal iš

Tikros kapsulės skristi su šiek tiek keltuvas (jų masės centras yra ne centre, todėl jie skrenda pakreipti) ir riedėti jį valdyti, kuris sumažina didžiausią iki maždaug 4 g “Soyuz” ir išplėstas Apollo koridorius apie 2 laipsnių.

Pagrindinis

Modelis integruoja plokštumines judėjimo lygtis tik su gravitacija ir pasipriešinimu:

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

β = m/(C_D A) = 350 kg/m² (kaip kapsulėje) ir H = 7,2 km. Stačiais balistiniais įėjimais Allen ir Eggers (1958) parodė, kad maksimalus lėtėjimas yra beveik nepriklausomas nuo β:

a_max ≈ v_E² sin γ / (2 e H)

Stačiu Mėnulio atveju (γ = 8°) tai duoda apie 44 g; pilnas modeliavimas duoda 31 g, nes gravitacija toliau lenkia kelią žemyn kapsulei. Bet kuriuo atveju, įėjimo kampas, o ne erdvėlaivio dydis, nustato g-krūvį, todėl kiekvienas sugrįžtantis erdvėlaiviui skrenda tiksliu koridoriumi.