Если тайл космического челнока сходит с орбиты сам по себе, какой процент его массы останется целым, пока он не достигнет поверхности земли?

Если тайл космического челнока сошел с орбиты сам по себе, какой процент его массы остался бы целым, если бы и когда он достиг поверхности земли?

Вопрос был навеян одним из комментариев к этому вопросу: существует ли очень легкий материал, который мог бы уйти с орбиты, не сгорая? в частности: «Простой пример: кусок плитки правильной формы, использованный на шаттле. - Лорен Печтель, 3 мая, 05:22».

Также вдохновлен этим комментарием: «Вопрос некорректен — ничто не может достаточно быстро излучать тепло в огне, потому что его некуда излучать. ) и замедление входа того, что проходит, настолько, что вы не готовите, пока оно не закончится. — Лорен Пехтель, 8 мая, 00:47» на этот вопрос: существует ли очень легкий материал, который мог бы уйти с орбиты, не сгорая?

Мне кажется, что на этот вопрос практически невозможно ответить из-за того факта, что упомянутые плитки были, я почти уверен, термически анизотропными. Можем ли мы предположить, что «плитка» — это сфера, скажем, радиусом 8 см, устроенная как одна из рассматриваемых плиток (т. е. с нанесенным черным покрытием)?

Ответы (1)

В вопросе нет недостатков - для излучения тепла не требуется среда.

В этом техническом обзоре НАСА (идентификатор NTRS: 19750000042) и во многих других источниках максимальная температура высокотемпературной многоразовой поверхностной изоляции (HRSI) составляет 2300 ° F (1543 K). Я также нашел этот датированный веб-сайт Purdue , на котором заявлена ​​максимальная температура одноразового использования 2800 ° F (1810 K). Я не нашел информации о том, как плитка справляется с температурой за этими пределами.

Я провел симуляцию объекта, входящего в атмосферу, со следующими параметрами (предполагается тупое тело под углом 60°, потому что так проще моделировать нагрев и аэродинамику):

  • масса: 150 грамм (из расчета на сферу плотности 144 к г м 3 )
  • диаметр: 6 "(15 см)
  • коэффициент аэродинамического сопротивления: 1,5 [ 1 ]
  • Баллистический коэффициент: 5.7 к г м 2
  • Входная скорость: 7.4 к м с
  • Угол входа: − 0,01 ° (пытаясь имитировать медленное затухание орбиты)
  • Коэффициент теплового излучения: 0,85 [ 2 ]
  • Конвективный нагрев Саттона-Грейвса (без учета радиационного нагрева)
  • Радиационное равновесие, чтобы найти температуру поверхности ( д ˙ "=" ϵ о Т 4 )

Вот результаты: Тепловая среда

Температура застоя (аналогично поверхностной) превышает оба максимума в течение примерно одной минуты. Я подозреваю, что этого времени недостаточно для абляции значительного количества материала, поэтому большинство (если не все) должны выжить.

  1. Выбор угла конуса для атмосферных транспортных средств: обзор (Tauber)
  2. СИСТЕМА ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ СИСТЕМЫ ОРБИТРА КОСМИЧЕСКИХ ШАТЛОВ
Не могли бы вы объяснить, что означает этот график?
@MatthewChristopherBartsh конвективный нагрев точки застоя (зеленый, правая ось Y) используется как д ˙ чтобы найти температуру радиационного равновесия ( используя закон Стефана-Больцмана ), нанесенную сплошной черной линией (левая ось ординат). Черная пунктирная линия — температура окружающего воздуха (левая ось ординат). Радиационное равновесие дает хорошее приближение к мгновенной температуре воздуха в критической точке (называемой температурой стенки).
@MatthewChristopherBartsh В этой лекции НАСА по аэротермодинамике дается подробный обзор многих этих идей (я предлагаю загрузить ее, потому что URL-адрес регулярно меняется).
Если тайл космического челнока сходит с орбиты сам по себе, какой процент его массы останется целым, пока он не достигнет поверхности земли?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v