Почему мы не можем спускаться с орбиты на землю более плавно? [дубликат]

Возвращение в атмосферу с орбиты кажется таким жестоким делом, когда нужно сбрасывать тонны скорости и энергии, что требует теплозащитных экранов, а что нет.

Я понимаю, что скорость корабля должна снизиться, чтобы уйти с орбиты, но нужно ли это делать так быстро?

Возможен ли более медленный сход с орбиты, не требующий теплозащитного экрана? Что для этого потребуется? Большие крылья на орбитальном корабле? Большие двигатели? Большие парашюты?орбита

Вся эта энергия должна куда-то уйти. На верхнем краю атмосферы нет воздуха, который мог бы его унести; в лучшем случае он может только излучаться. Чтобы излучать с достаточно высокой скоростью, вероятно, требуется, чтобы поверхность автомобиля сильно нагревалась. Кроме того, температура приравнивается к скорости частиц, поэтому скорость повторного входа корабля приравнивается к температуре - высокой. Таким образом, любая поверхность, соприкасающаяся с атмосферой, будет нагреваться в любом случае. Решения, о которых мы уже знаем, кажутся оптимальными.
Это не дубликат вопроса «Высадка на Луну против высадки на Землю», потому что он полностью касается физики высадки на Луну.

Ответы (3)

При сходе с орбиты вся горизонтальная скорость должна быть переведена в другую форму энергии. При нормальном входе в атмосферу он преобразуется в тепло. Если используется гораздо большая аэродинамическая поверхность, тепло рассеивается по большей площади. Были предложения использовать воздушные шары (называемые Ballute), чтобы увеличить площадь поверхности для входа в атмосферу. При очень малом угле или пропуске входа тепло рассеивается в течение более длительного времени. Это может сделать космический самолет. Посадка ретро-ракеты на землю могла бы избежать нагрева при входе в атмосферу, но для этого, вероятно, потребуется атомная ракета, чтобы иметь достаточно энергии.

Если вы не собираетесь использовать вход в атмосферу, единственный другой вариант — использовать двигатели для замедления, а это было бы невероятно дорого.

Представьте, если бы вы хотели приземлиться на тело с 1G, но без атмосферы, с LEO. В этом случае безопасно спустится только ракета. Чтобы приземлиться с НОО, вам понадобится ракета такого же размера, как та, которая подняла вас туда в первую очередь. Чтобы поставить туда ракету такого размера, потребуется значительное количество пусков. Это было бы баснословно дорого, когда атмосфера позволяет делать это практически бесплатно.

Во всяком случае, на самом деле это не проблема, во-первых, повторный вход в атмосферу не особенно силен по сравнению с запуском, оба находятся в диапазоне 3-5G для большинства систем, рассчитанных на людей. Это не проблема, которую нужно решать.

Большие парашюты не помогут. На скорости с орбиты большие (и маленькие!) парашюты разрушались бы у верхней границы атмосферы. Парашюты можно использовать только в том случае, если теплозащитный экран замедлил корабль до дозвуковой скорости, около 0,2 км/с. Но скорость на орбите гораздо выше, около 7,8 км/с, поэтому более 97 % начальной скорости приходится тормозить без парашютов.

Балют представляет собой комбинацию парашюта и воздушного шара. Предполагается, что его можно использовать на высоких скоростях в разреженных верхних слоях атмосферы для атмосферного торможения. Вот статья об использовании одного из них для возвращения на Луну, что на 40% быстрее, чем возвращение с околоземной орбиты. ssdl.gatech.edu/papers/mastersProjects/ClarkI-8900.pdf
@Johnny Robinson: Но в этой статье баллют используется только для замедления с 11,2 км/с до 7,8 км/с.