Почему капсулы космических кораблей имеют форму усеченного конуса?

Капсулы, предназначенные для повторного входа в атмосферу, должны снизить скорость примерно с 8 км/с до нуля к тому времени, когда они достигнут земли. На самом деле они не используют для этого ту часть, которая выглядит как конус. У них у всех плоское дно, и для этого они смотрят на ветер. Если вы сравните капсулу «Дракон» из вашей ссылки с капсулой «Союз », капсулой « Орион » или « Спейс шаттлом» , то их формы сильно различаются, но все они имеют более заостренную часть (хотя и не очень, в случае с капсулой «Шаттл»). Союз), и та часть, которая плоская. Острие используется при их запуске, чтобы уменьшить трение при прохождении через атмосферу (Союз запускается в середине ракеты, поэтому ему не нужна точка). Плоская часть используется для возврата.

Черные линии на картинке показывают, где возникает фронт взрывной волны, когда эти формы пролетают по воздуху на очень высокой скорости. Взрывная волна — это то, что замедляет капсулу, и вам нужно, чтобы она была как можно больше. На самом деле сфера — это форма, которая создает самую большую взрывную волну — на самом деле, она работает слишком хорошо, чтобы ее можно было использовать на капсуле с людьми внутри. Он замедляется так быстро, что они чувствуют себя раздавленными. Все используемые формы частично сферические, на той части, которая обращена к ветру, сзади они сужаются, но насколько – необязательно. Исключением был космический шаттл — у него был лишь очень небольшой изгиб в нижней части, потому что это было лучше всего, если принять во внимание общий дизайн. Это сработало, потому что площадь поверхности для замедления была очень большой по сравнению с размером всего космического корабля.

Обратите внимание, что взрывная волна не касается корабля, а движется впереди него. Корабль движется так быстро, что перед ним оказывается пузырь воздуха, сжатый между внешней поверхностью взрывной волны и космическим кораблем. Этот пузырь также очень важен. Когда воздух сжимается, он нагревается. Чем быстрее он сжимается, тем сильнее нагревается. Самое быстрое сжатие происходит на стороне ударной волны, поэтому эта часть самая горячая. Воздушный пузырь также сильно нагревается, но не настолько, чтобы защитить космический корабль от самого сильного нагрева.

И видите нечеткий участок за кораблем? Это область, где воздух тоньше, потому что космический корабль пробивает дыру в воздухе, и требуется некоторое время, чтобы эта дыра снова заполнилась после того, как он прошел. Это создает всасывающее давление на заднюю часть корабля, что также замедляет его.