Атмосферный вход
Вход в атмосферу — перемещение объекта из космоса в и через газы атмосферы планеты , карликовой планеты или естественного спутника . Существует два основных типа входа в атмосферу: неконтролируемый вход, такой как вход астрономических объектов , космического мусора или болидов ; и управляемый вход (или повторный вход) космического корабля, способного управляться или следовать заранее определенному курсу. Технологии и процедуры, позволяющие контролировать вход в атмосферу, спуск и посадку космических аппаратов, в совокупности называются EDL .
Объекты, входящие в атмосферу, испытывают атмосферное сопротивление , которое создает механическую нагрузку на объект, и аэродинамический нагрев , вызванный в основном сжатием воздуха перед объектом, но также и сопротивлением. Эти силы могут вызвать потерю массы ( абляцию ) или даже полный распад более мелких объектов, а объекты с меньшей прочностью на сжатие могут взорваться.
Космические аппараты с экипажем должны быть замедлены до дозвуковой скорости, прежде чем можно будет задействовать парашюты или воздушные тормоза. Такие транспортные средства обычно имеют кинетическую энергию от 50 до 1800 мегаджоулей на килограмм, и рассеяние в атмосфере является единственным способом расходования кинетической энергии. Количество ракетного топлива, необходимое для замедления транспортного средства, будет почти равно количеству, используемому для его первоначального ускорения, и поэтому крайне непрактично использовать ретро-ракеты для всей процедуры возвращения на Землю. В то время как высокая температура, создаваемая на поверхности теплозащитного экрана , возникает из-за адиабатического сжатия , кинетическая энергия транспортного средства в конечном итоге теряется из-за трения газа (вязкости) после того, как транспортное средство проедет мимо. Другие меньшие потери энергии включаютизлучение черного тела непосредственно от горячих газов и химические реакции между ионизированными газами.
Баллистические боеголовки и одноразовые аппараты не требуют замедления при входе в атмосферу и, по сути, сделаны обтекаемыми для сохранения скорости. Кроме того, медленное возвращение на Землю из ближнего космоса, такое как прыжки с парашютом с воздушного шара , не требует тепловой защиты, поскольку гравитационное ускорение объекта, находящегося в относительном покое из самой атмосферы (или недалеко от нее), не может создать достаточную скорость. вызывать значительный нагрев атмосферы.
Для Земли вход в атмосферу обычно происходит на линии Кармана на высоте 100 км (62 мили; 54 морских мили) над поверхностью, в то время как на Венере вход в атмосферу происходит на высоте 250 км (160 миль; 130 морских миль), а на Марсе - в атмосфере . вход примерно на 80 км (50 миль; 43 морских миль). Неуправляемые объекты достигают высоких скоростей, ускоряясь в космосе по направлению к Земле под влиянием земного притяжения , и замедляются из-за трения при столкновении с земной атмосферой. Метеоры также часто движутся довольно быстро относительно Земли просто потому, что их собственная орбитальная траектория отличается от траектории Земли до того, как они хорошо столкнутся с гравитацией Земли . Большинство управляемых объектов входят на гиперзвукескорости из-за их суборбитальной (например, головные части межконтинентальных баллистических ракет ), орбитальной (например, " Союз " ) или неограниченной (например, метеоров ) траектории. Были разработаны различные передовые технологии, позволяющие возвращаться в атмосферу и летать на экстремальных скоростях. Альтернативным низкоскоростным методом контролируемого входа в атмосферу является плавучесть [1] , которая подходит для планетарного входа, где толстые атмосферы, сильная гравитация или оба фактора усложняют высокоскоростной гиперболический вход, например, атмосферы Венеры , Титана и газовых гигантов . . [2]
- Трение с воздухом
- В воздушном полете
- Выталкивание нижнего угла
- Перпендикулярно точке входа
- Избыточное трение от 6,9° до 90°
- Отталкивание 5,5° или менее
- Взрывное трение
- Плоскость, касательная к точке входа