Kommer hjem: reentry

Alle astronauter kommer hjem på samme måte: ved å gjøre fart om til varme. En kapsel som kommer fra bane rundt jorden, har nok energi per kilo til å smelte sin egen vekt i stål mange ganger om. Hele kunsten med å komme seg inn igjen er å bli kvitt den energien sakte nok til å overleve, og raskt nok til ikke å sprette tilbake ut i rommet.

Motorene starter fallet. Luften gjør bremsing.

Se.

1. Deorbit brenner. Peker bakover, kapselen fyrer motoren i noen minutter og bremser ned med ca 100 m / s. Det senker den fjerne siden av banen inn i atmosfæren.
2. Inngangsgrensesnitt, ca 120 km opp. Kapselen møter de første tynne luftsporene som fremdeles beveger seg med en hastighet på ca. 7,8 km/s.
3. Ildkulen. Luften foran varmeskjoldet blir presset så hardt at den blir til glødende plasma, tusenvis av grader varmt. Radiosignaler kan ikke komme gjennom i noen minutter. Varmeskjoldet forbrenner sakte og flagner bort, og bærer varmen med seg.
4. Korridoren. Når man kommer tilbake fra månen med 11 km/s, må inngangsvinkelen være riktig til en brøkdel av en grad: for bratt og retardasjon ville knuse mannskapet, for grunn og kapselen sklir ut av luften som en stein ut av vannet.
5. Falleskjermer. Under ca 10 km faller kapselen med noen få hundre km/t. Fallskjermen åpnes, og den lander med noen få meter i sekundet.

Forstår

Fra en 400 km sirkulær bane (r = 6778 km) er hastigheten 7,67 km/s. En ellipse med lavpunktet 50 km opp har a = 6603 km, og ved 400 km må hastigheten være 7,57 km/s. Deorbit brenne er forskjellen: ca 102 m/s, bare 1,3% av banehastigheten.

Motstandskraften er ½ ρ v² C_D A. Lufttettheten ρ halveres for hver 5 km nedstigning (skalahøyde ca. 7,2 km), så retardasjonen stiger bratt, topper og faller etter hvert som kapselen bremser ned. I modellen ovenfor:

Oppføring	Fart	Vinkel	Maksimal retardasjon
Fra lav bane	7,85 km/s	1.5°	ca. 8 g
Fra månen, for bratt	11 km/ s	8°	Vekt ca 31 g
Fra månen, i korridoren	11 km/ s	5.6°	ca. 7 g
Fra månen, for grunn	11 km/ s	4.8°	Hopper tilbake ut

Ekte kapsler flyr med litt løft (Deres massesenter er off-senter, så de flyr tiltet) og rulle for å styre den, noe som senker toppen til ca 4 g for en Soyuz og utvidet Apollo korridoren til omtrent 2 grader.

Master

Modellen integrerer de planare bevegelsesligningene med bare tyngdekraft og motstand:

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

med β = m/(C_D A) = 350 kg/m² (kapsellignende) og H = 7,2 km. For en bratt ballistisk innstigning viste Allen og Eggers (1958) at topp-decelerasjonen er nesten uavhengig av β:

a_ maks ≈ v_ E² sin γ / (2 e H)

For det bratte månefallet (γ = 8°) gir dette omtrent 44 g; den fulle simuleringen gir 31 g, fordi tyngdekraften fortsetter å bøye banen grunnere etter hvert som kapselen synker ned. Uansett, inngangsvinkelen, ikke fartøyets størrelse, setter g-lasten, som er grunnen til at alle tilbakevendende romfartøy flyr en presis korridor.