חזרה איטית לאטמוספירה?

[גיי40 גברי]

חזרה איטית לאטמוספירה?

מדוע לא ניתן לחזור לאטמוספירה מטיסת חלל , חזרה הדרגתית כזאת שהחללית לא תגיע לטמפרטורה חיצונית של מעל אלף מעלות. האם לא ניתן להאריך את משך החזרה ליממה שלמה, למשל, וההאטה תהיה כה הדרגתית שהטמפרטורה תהיה סבירה, ואז לא יידרש ציפוי מיוחד לחללית, וסיכון מבנה החללית והצוות? אני יודע שקיימת הבעיה של זווית הכניסה לאטמוספירה, אם היא קהה מדי, החללית עלול "לקפץ" על פני האטמוספירה כמו אבן שהושלכה על פני מים, ולא לחדור לאטמוספירה. האם לא ניתן להתגבר על תופעה זאת?

 

[gadieid]

אי אפשר לחזור יותר לאט...

גם ככה בשביל לחזור מורידים את מהירות החללית במעט מאד, משהו כמו 200-300 קמ"ש בלבד. החללית עדיין נעה במהירות מטורפת והמהירות הזו גורמת לחום הגבוה, אבל במהירות הזו יש לחללית עדיין מספיק זמן לתמרונים דקים ולכיוון מדויק למסלול. במהירות הזו, משך זמן החימום המירבי (עד שהאטמוספירה מאיטה מספיק את החללית והחום מתחיל להתפזר) הוא כעשר דקות. אם תאט את החלליות יותר בחלל היא תיצנח כמו אבן ללא שום יכולת תמרון (היא צריכה לנחות כדאון - לגבי אופציות של שימוש במצנחים כמו באפולו/סויוז, זה יכול להיות מענין, לא בקיא, מצנחים כמובן לא יועילו בגבהים שהאוויר דליל מדי, ולכן אטמוספירה עצמה חייבת להאט את החללית). אם תאט אותה פחות, תהליך החזרה יהיה ארוך הרבה מדי (והמהירות עדיין גבוהה ולכן החום יהיה אפילו יותר מזיק). לצורך הבהרה כדאי מאד להסתכל על גרף המהירויות כתלות מזמן הנחיתה... עד כ-5 דקות לפני הנחיתה, המעוברת עדיין מעל מהירות הקול... כל זה מההבנה המעטה שלי ואולי אני טועה, אמשח לתיקונים.

 

[gadieid]

צורת הצגה אחרת

לפי חוק שימור האנרגיה השקעת עוצמה אדירה של טיל בשביל להביא את המעבורת למהירותה בחלל. אז נכון שלעיתים משקלה יורד כי יש לה פחות מטען, אבל צריך להשקיע את אותה כמות אנרגייה כדי לגרום לה לעצור. כל האנרגייה הקינטית הזו עוברת לאנרגיית חום (פרט למעט אנרגייה קינטית שמאיטה אותה קצת), כאשר האנרגיה הקינטית צריכה להיות כמו של מטוס נוחת (זמהירותו בערך אחוז אחד בודד מהמהירות בחלל).

 

[gadieid]

והנה מסמך עם מלא נוסחאות...

http://www.math2earth.oriw.eu/publications/04_Space shuttle landing.pdf

 

[גיי40 גברי]

תודה, אני אוהב נוסחאות

(הייתי מהנדס אווירונאוטי). אבל בכל זאת אין שם הסבר לאי שימוש באפשרות של הפחתה הדרגתית של המהירות, שתביא את המעבורת לטמפ' של 200 צלזסיוס במקום 1500 צלסיוס. במשך נחיתה ארוכה מאד, ניתן להפחית את מהירות המעבורת ביתר הדרגתיות.

 

[gadieid]

לא מבין איך זה יעזור....

באיזה מהירות אתה רוצה שהמעבורת תגיע לגובה 120 קילומטר ותתחיל שם את החיכוך באטמופסירה??? בלי קשר לשאלה כמה זמן יקח לה לעשות את זה??? המעבורת יש לה מהירות בשני כיוונים שונים. הראשון היא בנפילה חופשית לכדור הארץ... והשני היא המהירות שהטיל נתן לה בהמראה ולא השתנתה בהרבה. מאיטים רק את המהירות של הטיל. והיא עדיין בנפילה חופשית שזו מהירות שתגרום לחיכוך אדיר באטמופסירה.... השיטה היחידה היא לבצע מהלך שריפה שישנה את המהירות שלה ל-0 קדימה ואז היא תיפול בנפילה חופשית לגמרי ולהפעיל מבערים כלפי מעלה שיבערו עד הנחיתה ויגרמו לה לרדת במהירות של הליקופטר.... בצורה דומה מודולי הירח נחתו על הירח (רק ששם אין אטמוספירה אז אין בעיות של חימום)... כמות הדלק הנצרכת לבעירה כזו היא בעךר כמו כמותה דלק הנדרשת להגיע למהירות שהחללית הגיעה אליה. לא מעשי.

 

[גיי40 גברי]

לוויינים רבים,גם תחנת החלל מאבדים גובה בהדרגה

כתוצאה מחיכוך באטמוספירה שיורית גם בגובה רב ( כדי להשאר במסלול, הם נזקקים מדי פעם להפעלת מנוע רקטי). הצעתי היא שהמעבורת תאבד גובה בצורה דומה, מסלול שהולך ומנמיך. אגב, המהירות האופקית של המעבורת מספקת כוח צנרטיפיטאלי שמאזן את כוח המשיכה. זאת לא נפילה חופשי אנכית רגילה, עם מהירות טרמינאלית של גוף שנופל אנכית.

 

[gadieid]

לא יעזור

בגבהים של תחנת החלל כוח הגרר המנוך כמעט לא יוצר חימום אבל בגובה 120 קילומטרף החום כבר נוצר...

 

[Y. Welis]

קח בחשבון שכוח המשיכה מתחזק ככל שמתקרבים

לפני השטח (חוק הכבידה של ניוטון - עולה ביחס ישר למרחק אל המאסה), כך שככל שהמעבורת מנמיכה, כך היא נמשכת חזק יותר למטה. כך שכדי שהיא תשמור על איבוד גובה הדרגתי כמו שהצעת, היא צריכה להיות מהירה יותר, כדי ליצור כוח צנטריפאלי שימנע 'צלילה' למטה, וכך יש לך שוב חיכוך באטמוספירה וחום. מצנחים על כן טובים לירידה אנכית, כמו בסויוז. יש למעבורת אגב מצנחים לבלימת המהירות בנחיתה.

 

[gadieid]

כח המשיכה לא ממש משתנה

הבדל של 300 קילומטר לא ממש משנה את כח המשיכה. אפשר להניח שזה בדיוק אותו כח על החללית כשהיא על הארץ וכשהיא במסלול. המצנחים מיועדים רק לבלימה האחרונה אחרי הנחיתה. מצנחים אי אפשר לפתוח בחלל, אין מספיק אוויר בשביל שהמצנחים יעבדו. פשוט אין ברירה ובמהירות שיש לה צריך להיכנס לאטמופסירה.... דרך אגב כמעט כל החום מחמם את האוויר סביב המעבורת ורק 4% מחמם את המעבורת עצמה.