НАСА планирует вывести астероид на лунную орбиту. Насколько я понимаю, это колоссальная задача, даже при использовании ионных накопителей с высоким удельным импульсом. Кажется почти невозможным безопасно приземлиться на Земле без использования аэродинамического торможения: ионные двигатели больше не могут использоваться из-за необходимости быстрого действия, и поэтому должны быть установлены дополнительные ракетные двигатели со сверхнадежностью, высокой маневренностью, большой вариабельностью тяги и огромным количеством топлива. более (кажется довольно дорогим и рискованным). Аэродинамическое торможение значительно снизит общие требования к дельта-V, риск, цену и сложность посадки. Но все теплозащитные экраны, которые я видел, надежные, прочные и далеки от «гибких».
Имеются ли какие-либо ткани, обеспечивающие защиту от проникновения в атмосферу? Будут ли они плотно окружать астероид без каких-либо дыр и утечек только под атмосферным давлением или потребуются некоторые соединения перед входом? Могут ли эти ткани быть достаточно прочными, чтобы выдержать разрывную силу парашютов наверху, или парашюты должны быть прикреплены к самому астероиду?
Кстати, я имею в виду коммерческие (не научные) посадки сверхценных космических камней, поэтому "безопасная посадка" может быть объявлена при касании земли астероидом (не сгорит и не разлетится над землей) и его частей. оставаться в пределах небольшого радиуса (1 км или мили). Я имею в виду, что он может достичь земли со скоростью 100 м/с и оставить приличную воронку, но пока мы можем собрать весь ценный материал (может быть, платину), разбросанный на разумной площади, все в порядке. Может быть, тогда и парашюты не нужны, если конечная скорость астероида (теперь метеорита) достаточно мала для этой задачи (не так ли?).
TL;DR: Вы можете применить теплозащитный экран, но важна форма всего, что вы хотите вернуть.
Хотя что-то, что точно повторяет контуры вашего объекта, может быть сложно сделать, не так уж сложно покрыть ваш астероид плитками, которые малы по сравнению с вашим астероидом.
Но есть более серьезная проблема: вам нужно разработать форму с «хорошими» аэродинамическими свойствами, иначе вам придется поглощать слишком много тепла.
По сути, возвращение в атмосферу означает избавление от вашей кинетической энергии, и наиболее полезным для этого является столкновение с воздухом, где ваша кинетическая энергия преобразуется в тепловую энергию, которую мы называем теплом.
И простое объяснение теплозащитного экрана состоит в том, что он используется для поглощения «тепла».
Но это не совсем так: тепловая энергия делится на нагрев воздуха (превращение его в плазму) и нагрев вашего космического корабля. Как правило, нас не волнует нагрев воздуха, но нас волнует количество тепла, которое необходимо поглотить космическому кораблю.
Большая часть тепла генерируется ударной волной вокруг космического корабля. Итак, мы хотим, чтобы эта ударная волна была отделена от нашего корабля, и оказалось, что плоская поверхность спереди лучше всего подходит для этого, если вы посмотрите на возвращаемые капсулы «Аполлона», вы увидите что-то близкое к лучшей форме (плоская часть — это передняя часть). , хотя интуиция подсказывала бы, что переворачивание будет выделять меньше тепла.
Это та же самая причина, по которой космический шаттл при входе в атмосферу летел «брюхом вперед». Я не знаю точных деталей аэродинамики во время катастрофы в Колумбии, но что-то пошло не так, как только воздух начал попадать в дыру в теплозащитном экране. Бьюсь об заклад, измененный воздушный поток и измененная форма ударной волны усугубили ситуацию.
То же самое и с вашим астероидом: вы хотите, чтобы он вернулся с плоской поверхностью впереди, и если вы его построите, вы получите что-то, что в основном выглядит как один большой прочный тепловой экран, прикрепленный к передней части.
Абляционное экранирование работает на объектах неправильной формы, и технически почти все работает как аблатор. Как отмечено в ответе Эмиля Бодеса, важнее аэродинамические свойства вашего объекта при его повторном входе. Если он асимметричен, он будет генерировать подъемную силу в том или ином направлении, уводя его от цели и, возможно, поднимая «вниз», уменьшая время/расстояние, доступное для замедления до предельной скорости (источник — слишком много космической программы Кербала).
Простое создание купольного теплозащитного экрана спереди может не помочь, поскольку важна не только аэродинамика, но и распределение массы. Если ваш тщательно подогнанный теплозащитный экран оставляет центр сопротивления впереди центра масс, тогда ваше тело будет стремиться поменяться концами захватывающим образом. RCS и стабилизация вращения помогут, но в идеале вам нужна пассивно стабильная форма с массой вперед и сопротивлением, развиваемым дальше назад, см., например, хвост X-15 .
Еще одна сложность заключается в том, что сопротивление против массы увеличивается по мере увеличения размера, при этом площадь фронта возводится в квадрат, а масса — в куб. В конце концов вы получаете что-то, что не может замедлиться до конечной скорости до достижения поверхности, даже если форма создает подъемную силу и «летает» через повторный вход в атмосферу, Google не помогает с тем, какой будет эта масса, но наклон глиссады космического челнока составляет около 85 тонн для чего-то в основном полого, предполагает, что это будет меньше 100 тонн даже с литошлифовкой
Если цель состоит в том, чтобы вернуть сыпучие полезные ископаемые на землю, план может состоять в том, чтобы взять отходы от вашего процесса переработки и упаковать их вокруг вашего полезного металла в подходящую стабильную форму, и просто позволить отходам абляции во время входа в атмосферу, чтобы отвести тепло от вашего полезная нагрузка. Конечно, выброс отходов нефтеперерабатывающих заводов в атмосферу имеет некоторые экологические побочные эффекты, которые могут быть непопулярны.
ТильдалВолна
пользователь6738
Стив Линтон