Почему демонстрация входа в атмосферу CARE ISRO на скорости 5300 м/с была такой медленной?

В этом вики-ответе сообщества на вопрос «Каковы некоторые подробности миссии ISRO в Гаганьяне в настоящее время» говорится:

Эксперимент по возвращению экипажа в атмосферу (CARE) был запущен 18 декабря 2014 года в 04:00 UTC. Модуль экипажа отделялся на заданной высоте 126 км и скорости 5300 м/с. Он вошел в фазу побережья, во время которой он выполнил три маневра управления осями, чтобы обеспечить нулевой угол атаки при входе в атмосферу.

Баллистический вход в атмосферу начался с высоты около 80 км. На этой высоте двигатель был отключен. Теплозащитный экран испытал температуру около 1000 градусов по Цельсию, а капсула испытала замедление до 13 g.

5300 м/с на высоте 126 км — это не типичный вход в атмосферу, это слишком медленно. Обычно вход в атмосферу происходит с низкой околоземной орбиты, начиная со скорости около 7800 м/с, с небольшим отклонением от орбиты со скоростью порядка 100 м/с, достаточной для того, чтобы космический корабль столкнулся с атмосферой на 180 градусов позже. (См. ответы на вопрос «Как сильно вам нужно сбросить что-либо с МКС, чтобы она сошла с орбиты?», а также требования перехода от круговой к эллиптической орбите delta V )

Разница в кинетической энергии между 5300 и 7800 м/с равна квадрату отношения, то есть всего около 46%. Почему так медленно? Была ли невозможна пусковая установка с реалистичной скоростью и, следовательно, рассеянием кинетической энергии, или капсула еще не была готова рассеять кинетическую энергию полного входа в атмосферу, или эта скорость удовлетворяла конкретным требованиям миссии, а более реалистичная скорость была бы необходима ? был менее поучителен?

Ответы (2)

Я хотел добавить дополнительную информацию в этот ответ . Ракета-носитель, которая несла шаблон, сама совершила свой первый полет, GSLV Mk.III LVM3-X . У него был макет 3-й верхней криогенной ступени, которая была заполнена азотом для имитации фактического веса. Вместо отправки фиктивной полезной нагрузки была предпринята миссия CARE. Пусковая установка могла выполнять только суборбитальный прыжок. Тем не менее, миссия CARE предоставила необходимые данные. как этот

Один очевидный вопрос заключается в том, как этот тест удовлетворительно проверит производительность модуля при повторном входе, когда условия тестирования не соответствуют реальному сценарию? Особенно случай с абляционной термозащитой.

А вот и предыдущая миссия ISRO Reentey, эксперимент по восстановлению космической капсулы (SCRE или, чаще, SRE или SRE-1 ) .

SRE-1 был разработан, чтобы продемонстрировать возможность восстановления орбитальной космической капсулы. Он также предназначался для проверки многоразовой системы теплозащиты, навигации, наведения и управления, гиперзвуковой аэротермодинамики, управления отключением связи, системы торможения и плавучести и восстановительных операций. Информация, полученная с помощью этой технологии и эксперимента, применяется к конструкции индийской пилотируемой орбитальной капсулы Gaganyaan.

введите описание изображения здесь

Эксперимент по восстановлению космической капсулы (SRE-1), запущенный ракетой-носителем для полярных спутников (PSLV-C7) из Космического центра Сатиша Дхавана (SDSC) SHAR, Шрихарикота, 10 января 2007 г., был успешно восстановлен сегодня (22 января 2007 г.) после маневрирования. чтобы снова войти в атмосферу Земли и спуститься над Бенгальским заливом примерно в 140 км к востоку от Шрихарикоты.

С момента запуска SRE-1 вращался вокруг Земли по круговой полярной орбите на высоте 637 км. При подготовке к входу SRE-1 был выведен на эллиптическую орбиту с перигеем (самая близкая к Земле точка) 485 км и апогеем (самая дальняя точка к Земле) 639 км.

Сегодня, 22 января 2007 г., в 08:42 по восточному поясному времени началась переориентация капсулы SRE-1 для операций по сбросу наддува. Разгон начался в 09:00 с запуска бортовых ракетных двигателей и завершился в 09:10. В 09:17 капсула SRE-1 была переориентирована для входа в плотную атмосферу. Капсула совершила вход в атмосферу в 09:37 на высоте 100 км со скоростью 8 км/с (29 000 км в час). Во время входа в атмосферу капсула была защищена от сильного нагрева углеродно-фенольным абляционным материалом и кварцевыми плитками на внешней поверхности.

Плитки термозащиты показали незначительные повреждения, нанесенные в процессе восстановления.

Поэтому ISRO уже испытала возвращение на орбиту и уверена в своих системах.

Я также обновил свой ответ space.stackexchange.com/q/43696/35601 , добавив дополнительную информацию о SRE-1.🙂
Это отличный ответ, большое спасибо!

Ответ прост: это был всего лишь частичный тест.

Из официального пресс-релиза ISRO от 18 декабря 2014 г.:

[T] его суборбитальная экспериментальная миссия была предназначена для проверки характеристик корабля во время критической атмосферной фазы его полета и, таким образом, имела пассивную (нефункциональную) криогенную верхнюю ступень.

В частности , целями испытаний были:

  • Летная проверка сложного атмосферного режима полета LVM3
  • Проверка новых конструктивных особенностей
  • Общая целостность дизайна миссии, моделирования и реализации программного обеспечения
  • Изучите характеристики входа в атмосферу Crew Module CARE.

Запуск на корабле, который, если бы его разгонный блок не был заменен балластом из жидкого азота, был бы способен выйти на реальную орбиту, мне кажется несколько расточительным, но ведь это был и первый полет этого корабля ( т.е. тестируется), суборбитальный прыжок безопаснее для существующей космической инфраструктуры в случае потери управления, а более простой тест повторного входа повышает вероятность достижения других целей тестирования миссии (из-за меньшей вероятности неудачи). .