Почему космический шаттл не отскакивал обратно в космос столько раз, сколько возможно, чтобы потерять там много кинетической энергии?

Из этого видео я узнал, что космический шаттл вернулся в атмосферу примерно в 5000 милях от места посадки. Его угол атаки сохраняется около 40 градусов при входе в атмосферу. Если это больше, чем это, он отскакивает обратно в космос. Почему бы нам не позволить Шаттлу отскакивать обратно в космос столько раз, сколько возможно, и скользить по большей части атмосферы, чтобы он потерял там много кинетической энергии? Я думаю, что отскок вызывает прерывистый нагрев, поэтому плитки с теплозащитным экраном получают много времени для излучаемого тепла.

Чтобы было ясно, это не AoA, который предотвращает пропуск челнока; это вираж - направление вектора подъемной силы в сторону, а не вверх. Увеличение угла атаки с 40°, скорее всего, уменьшит вероятность пропуска.
5000 морских миль. Ответ есть в видео, но его легко пропустить; он замечает очень быстро, и только один раз, что замедление слишком сильное: вы выпадете из неба, как камень (что является конечной заботой пера во все времена только для «быстрой незапланированной разборки»). Достаточно плохо, что это уже летающий кирпич.
Привет, SRD. Я думаю, что ответ БретКоупленда лучше подходит для решения вопроса, чем мой; Интересно, не могли бы вы принять это вместо моего?

Ответы (2)

Пропуск повторных входов не является чем-то неслыханным. Командный модуль «Аполлона» выполнил один пропуск при возвращении из лунных миссий. Однако есть несколько причин, по которым повторный вход с пропуском (особенно с несколькими пропусками) будет невыгодным для шаттла:

  1. Как указывает uhoh, пропуск входа в атмосферу приводит к потере поперечной скорости на очень большой высоте. В свою очередь, вы теряете способность контролировать скорость спуска. К концу входа вы практически окажетесь в свободном падении, которое транспортное средство вряд ли выдержит из-за жары и / или стресса при попытке выйти из погружения.
  2. Система тепловой защиты шаттла не была рассчитана на длительные повторные входы в атмосферу. Вот цитата из «Рабочей книги по входу, TAEM и заходу на посадку/посадке»:

    Обратной стороной высоких температур поверхности являются высокие температуры задней поверхности. Если вы летите при высоких температурах в течение длительного времени, тепло будет проходить через плитки к алюминию под ними. Это может произойти, если вы летите с низким профилем лобового сопротивления. На самом деле, температура задней поверхности является текущим нижним пределом профиля сопротивления.

  3. Несколько других систем также не были рассчитаны на длительные повторные входы в атмосферу. У APU есть запас топлива только на 110 минут, чего недостаточно для запуска и длительного входа в атмосферу. Радиаторам, которые были пропитаны холодом перед входом, возможно, потребовалась дополнительная мощность для поглощения тепла, накопленного во время входа. RCS, возможно, требовалось больше резервов.
  4. Полет с низким лобовым сопротивлением дает вам меньше права на ошибку. Полет со средним профилем сопротивления означает, что у вас есть место для увеличения или уменьшения сопротивления по мере необходимости, чтобы попасть на посадочную площадку. Если ваш расчетный траектория полета уже находится на низком уровне, и вы в конечном итоге находитесь в состоянии с низким энергопотреблением, вы мало что можете с этим поделать.
  5. Нет ничего невозможного в том, чтобы разработать руководство для повторного входа с пропуском, но это определенно более сложная проблема.

Подозреваю, что есть и другие причины, о которых я не подумал.

С другой стороны, я не могу придумать никаких преимуществ. Вход шаттла в атмосферу уже был сравнительно плавным (весьма менее 2 g за все время), а перегрев как таковой был вполне управляемым.

+1 за ограничения, связанные с другими системами.
ВСУ не проблема (у него была мощность в течение нескольких дней), но все остальное кажется правильным.
@ Джошуа нет, у ВСУ было очень мало запасов топлива. См. «Руководство по эксплуатации экипажа шаттла», стр. 2.1-2: «Гидразин хранится в топливном баке общей емкостью около 350 фунтов…. Запас топлива обеспечивает номинальное время работы силовой установки 90 минут в задании или любой определенный режим прерывания, например однократное прерывание, когда APU работают непрерывно в течение примерно 110 минут. В условиях рабочей нагрузки APU потребляет примерно от 3 до 3,5 фунтов топлива в минуту».
@BretCopeland: Кажется, я перепутал это с топливными элементами на орбите. nasa.gov/topics/technology/hydrogen/fc_shuttle.html
@BretCopeland на высоте. Две ВСУ были запущены позже первой в день входа, просто для экономии топлива.
Небольшое исправление в вашем первом абзаце: у Аполлона была возможность выполнить повторный вход с пропуском при входе с Луны, но я не думаю, что они когда-либо использовали ее.
@ Марк, я никогда этого не слышал. У вас есть источник?
@BretCopeland, комментарий к радиозаписи повторного входа Аполлона-11 и анализа повторного входа Аполлона-11 . Да, «Аполлон-11» немного подпрыгивал во время входа в атмосферу (и он расширил траекторию полета при входе в атмосферу, запустив программное обеспечение для пропуска), но он никогда не поднимался выше ни линии Кармана, ни 50-мильной границы космоса ВВС. .
@Отметьте, что анализ входа выглядит именно так, как я всегда видел и о чем я имел в виду. Если ваш начальный профиль ведет вас вниз и снова вверх, я бы назвал это пропуском. Вы, очевидно, не стали бы.
@BretCopeland, я бы назвал это «пропуском», если вы выходите из атмосферы (вернетесь выше линии Кармана). Я полагаю, что Аполлон определил «пропуск» как возвращение выше высоты «входного интерфейса» (122 000 метров).

Я думаю, что отскок вызывает прерывистый нагрев, поэтому плитки с теплозащитным экраном получают много времени для излучаемого тепла.

Ваши мысли разумны, насколько это возможно...

Но как только вы потеряете слишком большую скорость и станете глубоко суборбитальным, вы утонете, как скала, в более плотной атмосфере.

В течение пяти минут вы будете либо поджарены от нагрева, либо желе от 15-20 g.

В этом ответе я сделал расчет для другого космического корабля (капсула Dragon) с подъемной силой от 0 до 0,3, и сценарий всегда был одним и тем же. Быть значительно медленнее приводит к падению слишком глубоко, а более высокая плотность приводит к огромному выделению тепла и непереносимо большим ускорениям.

все умрут за пять минут

@MontyHarder спасибо за это. По какой-то причине эти два провода постоянно пересекаются.
И если вам нужен практический (симулированный) опыт, всегда есть KSP. Суборбитальные заходы на посадку на удивление сложны, а слишком быстрая потеря горизонтальной скорости — отличный способ потерять всю подъемную силу, которая вам нужна, чтобы не упасть, как камень.
@Луан Ага. Удивительно, сколько горизонтальной скорости вам нужно в KSP достаточно медленно, чтобы открыть парашют. Я обнаружил, что для суборбитальных миссий дешевле лететь прямо вверх, а затем использовать ракету для замедления спуска! (Для торможения требуется меньше дельта-v, чем вы бы потратили, чтобы получить достаточную горизонтальную скорость, чтобы выжить без торможения.)
Почему космический шаттл не отскакивал обратно в космос столько раз, сколько возможно, чтобы потерять там много кинетической энергии?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v