Eve dönmek: geri giriş

Her astronot eve aynı şekilde gelir: hızı ısıya çevirerek. Yörüngeden gelen bir kapsül, kendi ağırlığını çelikte çok kez eritmek için kilogram başına yeterli enerji taşıyor. Geri girişin bütün sanatı, o enerjiden kurtulmak. Yaşayacak kadar yavaş ve uzaya geri dönmemek için yeterince hızlı.

Motorlar düşmeye başlıyor. Hava frenlemeyi yapıyor.

Bak.

1. Yörüngeden çıkarma yakışır. Geri doğru yönlendirilen kapsül, birkaç dakika için motorunu ateşler ve yaklaşık 100 m/s yavaşlar. Bu da yörüngesinin uzak tarafını atmosfere doğru indiriyor.
2. Giriş arayüzü, yaklaşık 120 km yukarıda. Kapsül, hâlâ yaklaşık 7.8 km/s hızla hareket eden ilk ince hava izleriyle karşılaşır.
3. Ateş topu. Isı kalkanı önündeki hava o kadar sıkıştırılmış ki binlerce derece sıcaklıkta parıldayan plazmaya dönüşmüş. Birkaç dakika boyunca radyo sinyalleri geçemeyecek. Isı kalkanı yavaşça karbonize olur ve ısıyı da beraberinde taşıyarak, parçalanır.
4. Koridor. Ay’dan 11 km/s hızla dönerken, giriş açısı derecenin bir parçasına doğru olmalı: çok dik ve yavaşlama mürettebatı ezecek, çok sığ ve kapsül havadan sudan taş gibi sıçrayacaktır.
5. Paraşütler. Kapsül yaklaşık 10 km’nin altında saatte birkaç yüz kilometre hızla düşüyor. Paraşütler açılır ve saniyede birkaç metre hızla iniş yapar.

Anladım.

400 km dairesel bir yörüngeden (r = 6,778 km) hız 7.67 km/s’dir. En düşük noktası 50 km yükseklikte olan bir elipsin a = 6.603 km’si vardır ve 400 km’de hızı 7,57 km/s olmalıdır. Yörüngeden çıkan yanan parçacıklar arasındaki fark: 102 m/sYörünge hızının sadece %1.3’ü.

Sıkıştırma gücü ½ ρ v² C_D A’dır. Hava yoğunluğu ρ yaklaşık olarak her 5 km düşme (ölçekli yükseklik yaklaşık 7,2 km) yarıya iner, bu yüzden yavaşlama sert bir şekilde yükselir, zirveye ulaşır ve kapsül yavaşlarken düşer. Yukarıdaki modelde:

Giriş	Hız	Açı	Yüksek yavaşlama
Alçak yörüngeden	7.85 km/s	1.5°	yaklaşık 8 g
Ay’dan, çok dik	11 km/s	8°	yaklaşık 31 g
Ay’dan, koridorda	11 km/s	5.6°	yaklaşık 7 g
Ay’dan, çok sığ	11 km/s	4.8°	geri atla

Gerçek kapsüller biraz lift ile uçar (onların kütle merkezi merkezden uzaktır, bu yüzden eğik olarak uçuyorlar) ve onu yönlendirmek için yuvarlanırlar, ki bu da bir Soyuz için zirveyi yaklaşık 4 g’ye düşürür ve Apollo koridorunu yaklaşık 2 derece genişletmiştir.

Efendim.

Model, sadece yerçekimi ve çekimle hareketin düzlemsel denklemlerini birleştirir:

dv/dt = −μ r/|r|³ − (ρ(h) |v| / 2β) v,   (Bkz: Kaynak gösterme) ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

β = m/(C_D A) = 350 kg/m² (kapsül gibi) ve H = 7.2 km ile. Dikey bir balistik giriş için, Allen ve Eggers (1958) zirve yavaşlamasının β’den neredeyse bağımsız olduğunu gösterdi:

a_max ≈ v_E² sin γ / (2 e H)

Dikey ay durumu için (γ = 8 °) yaklaşık 44 g verir; tam simülasyon 31 g verir, çünkü yerçekimi kapsül inerken yolu daha sığ kıvırmaya devam eder. Her iki durumda da, giriş açısı, aracın boyutu değil, g-yükü belirler. Bu yüzden de her geri dönen uzay aracı kesin bir koridorda uçar.