Повернення додому: повернення

Кожен астронавт повертається додому таким же чином: перетворюючи швидкість на тепло. Капсула, що прибуває з орбіти, має достатню енергію на кілограм, щоб розплавити свою власну вагу в сталі багато разів. Все мистецтво повернення в атмосферу полягає у тому, щоб позбавлятися від цієї енергії достатньо повільно, щоб вижити, і достатньо швидко, щоб не відскочити назад в космос.

Двигун запускає падіння. Воздух делает торможение.

Дивіться.

1. Спуск з орбіти. Направлена назад, капсула запускає свій двигун на кілька хвилин і сповільнюється приблизно на 100 м/с. Це знижує далеку сторону його орбіти в атмосферу.
2. Вход в интерфейс, около 120 км вверх. Капсула зустрічає перші тонкі сліди повітря, що все ще рухається зі швидкістю близько 7,8 км/с.
3. Огненный шар. Воздух перед теплозащитным щитом сжимается так сильно, что превращается в светящуюся плазму, горячую на тысячи градусов. Радіосигнали не можуть пройти через кілька хвилин. Тепловий щит повільно обпалюється і відшаровується, несучи з собою тепло.
4. Коридор. Повертаючись з Місяця на швидкості 11 км/ с, кут входу повинен бути точною до дробової частини градуса: занадто крутий і сповільнення розіб’ є екіпаж, занадто мілкий і капсула вискочить з повітря як камінь з води.
5. Парашути. На висоті 10 км капсула падає зі швидкістю кілька сотень кілометрів на годину. Парашути відкриваються, і він приземляється на декілька метрів в секунду.

Розумію

З кругової орбіти 400 км (r = 6778 км) швидкість становить 7,67 км/с. Еліпс, чия нижня точка знаходиться на 50 км вгору має a = 6603 км, а на 400 км його швидкість повинна бути 7,57 км/с. Спалювання на орбіті є різницею: близько 102 м/с, лише 1,3% від орбітальної швидкості.

Сила опору дорівнює ½ ρ v² C_D A. Густина повітря ρ приблизно вдвічі зменшується кожні 5 км спуску (висота по шкалі близько 7,2 км), тому сповільнення підвищується стрімко, досягає піку і падає, коли капсула сповільнюється. У вищезазначеній моделі:

Запис	Швидкість	Кут	Пікове сповільнення
З низької орбіти	7,85 км/ с	1.5°	близько 8 г
З Місяця, занадто круто	11 км/ с	8°	близько 31 г
З Місяця, в коридорі	11 км/ с	5.6°	близько 7 г
З Місяця, занадто мало	11 км/ с	4.8°	пропускає назад

Справжні капсули літають з невеликим підйомом (їхній центр маси знаходиться поза центром, тому вони летять нахиленими) і обертаються, щоб керувати ним, що знижує пік до близько 4 g для Союзу і розширює коридор Аполлона приблизно на 2 градуси.

Майстер

Модель інтегрує планарні рівняння руху лише з гравітацією і опором:

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

з β = m/(C_D A) = 350 кг/м² (подібно до капсули) і H = 7,2 км. Для стримкого балістичного входу, Аллен і Еггерсон (1958) показали, що пікове сповільнення майже незалежне від β:

a_ max ≈ v_ E² sin γ / (2 e H)

Для крутого місячного випадку (γ = 8°) це дасть близько 44 g; повне моделювання дає 31 g, тому що гравітація продовжує викривляти шлях все меншою мірою, оскільки капсула спускається. В будь-якому випадку, кут входу, а не розмір корабля, визначає g-напругу, саме тому кожен повертаючийся космічний апарат летить точно по коридору.