yeniden giriş

Hayabusa uzay aracının Avustralya üzerinden yeniden girişi (2010)

Gelen uzay teknolojisi , yeniden giriş atıfta o çıkardı hangi gezegenin atmosferine bir füzenin girişinin kritik safhasında. Başka bir gök cisminin atmosferine girişine genellikle yeniden giriş değil , atmosfer girişi denir. Aşağıda, yeniden giriş dünya ile ilgilidir.

Tekrar girdiğinde, atmosfer füzeyi tipik olarak yüksek yörünge hızından yavaşlatır ve kısa sürede çok fazla kinetik enerji ısıya dönüştürülür . Isı kalkanı olmayan nesneler imha edilecektir. Cismin önündeki havanın sıkıştırılmasıyla oluşan sıcak plazma ve sürtünme ısısı da bir radyo bağlantısını keser ( karartma ). Boyutları ve nispeten düz girişleri nedeniyle, uzay mekikleri plazma tarafından tamamen örtülmedi, bu da 1988'den beri S-bandını kullanarak TDRS aracılığıyla sürekli bir radyo bağlantısının mümkün olduğu anlamına geliyor . Roket denklemine göre, daha az kritik bir hıza ön frenleme, büyük miktarda enerji ve dolayısıyla büyük yakıt kütleleri gerektirecektir. Şimdiye kadar, bu böyle bir prosedürü hariç tuttu.

Terim sadece insanlı uzay araçları için değil , aynı zamanda uzay sondaları , ICBM'lerin savaş başlıkları, örnek malzemeli kapsüller ve yanık roket aşamaları veya kullanılmayan uydular gibi yanabilecek veya yanması gereken nesneler için de kullanılır. Genellikle nesne önceden yörüngededir ve iniş , uçuş yönüne karşı frenin ateşlenmesiyle başlar . Yeniden giriş, termal yükün düşük olduğu inişin sonraki aşamalarını içermez. Aynı nedenle, bu terim yörünge hızının yalnızca küçük bir kısmına ulaşmış nesneler için kullanılmaz.

Örnekler

Olarak insanlı uzay yolculuğu , bu dönüş kapsüller (olup Apollo , Soyuz , Shenzhou ) ya da yeniden kullanılabilir uzay mekiği (örneğin uzay mekiği astronotuz tehlikeye atmamak için, zarar vermeden yeniden giriş hayatta kalmak zorunda). İle geyiği , özellikle küçük ve hafif yeniden giriş sistemi acil bir durumda kurtarma astronotlara geliştirilmiştir.

Çok aşamalı bir roketin her fırlatılışı , görev tamamlandıktan sonra atmosfere giren ve kısmen yanan yanmış üst aşamaları geride bırakır. Benzer şekilde, (kullanılmayan) uydular, daha fazla uzay enkazından kaçınmak için kontrollü bir çarpışmada tamamen veya büyük ölçüde yok edilir . Giriş yolu, yeniden girişten kurtulabilecek büyük parçaların denize düşmesi için seçilir. Böyle bir operasyonun muhteşem örneği Rus Mir - Uzay İstasyonu'ydu . Hubble uzay teleskobu onun kurtarma beri de, onun çalışma ömrü sona erdikten sonra kontrollü bir çarpışma teslim edilmeden artık görünür NASA 'nın planlarına bağlı Uzay Mekiği çökmesine Columbia ve diğer yollarla çok masraflı olacaktı.

Başlangıçtaki ile aynı atmosfere girmeyen sondalar söz konusu olduğunda, yeniden girişten değil, atmosfer girişinden söz ederiz. Bunlar, gezegen sondalarının ( Cassini-Huygens , Mars-Rover ) inişlerini ve atmosfer frenlemesi veya atmosfer yakalama olarak adlandırılanları içerir .

Kıtalararası balistik füzelerin (ICBM) veya denizaltılar (SLBM) tarafından fırlatılan , uzayda geniş alanlar üzerinde hareket eden ve daha sonra yeniden giriş yapan bir araçla korunan balistik füzelerin savaş başlıkları , atmosfere yüksek hızda girer ve tekrar girer.

Güvenli yeniden giriş koşulları

Olarak geliş açısı içinde olduğu alan , a açısı, bunların arasında ifade uzay aracı arasında daha yoğun tabakalar halinde yataya göre atmosferi a gök gövde meydana gelir. Bu noktanın yüksekliği keyfi olarak belirlenir. Örneğin NASA , dünya atmosferine giriş için (giriş arayüzü) 400.000 fit (yaklaşık 122 km) bir yükseklik belirler .

Yeniden girerken, kullanılan malzemelere ve uzay gemisi hücresinin yapısına yüksek talepler getirilir. Isı kalkanlarının üzerindeki sıcaklık , dünya atmosferine girdiğinde bin santigrat derecenin üzerine çıkıyor ve hava hızı hızla düşürülerek ciddi gecikmeler meydana geliyor.

Füze ısı yüküne dayanabilecek ise düşük olan, ısıya dayanıklı malzeme hasar görmemiş ısı iletkenliği gibi seramik içinde ısı koruma karo edilir genellikle yeniden kullanılabilir uzay kullanılan yeterli bir yalıtım sağlamak,. Ek olarak, ısının yeniden yayılması gerekir; Seramik malzemeler bunun için metalik malzemeler kadar uygundur. Düşük erime noktasına sahip malzemeler kullanarak, soğutma için ablatif bir ısı kalkanı kullanmak mümkündür . Isı kalkanı kullanılan malzeme de süblime ya da pirolizler . Ortaya çıkan nispeten soğuk sınır tabakası , aşağıdaki tabakaları izole eder ve ısının büyük bir kısmını uzaklaştırır. Ablatif bir ısı kalkanı, yeniden kullanılabilir bir ısı kalkanından teknik olarak daha basit ve daha ucuzdur; Uygun bir tasarımla (hatta) daha yüksek giriş hızları (dönüştürülmesi gereken daha fazla kinetik enerji) mümkündür. Yeniden kullanılabilir bir uzay gemisinde ablatif bir ısı kalkanı kullanılacaksa, her uçuştan sonra değiştirilmelidir.

Amaçlanan iniş alanına kontrollü, güvenli bir iniş ve iniş garanti edilecekse, füzenin giriş açısı ve hızı tam olarak hesaplanmalıdır. Giriş açısı genellikle 6 ° ile 7 ° arasındadır. Giriş çok sığsa, uzay aracı atmosferi tekrar terk eder (atmosfere her girişten sonra daha da yavaşlar, ancak hedef alan kaçırılır), giriş çok dikse, termal yük ve yavaşlama yavaşlar. uzay aracı çok büyük. Tüm Apollo uyduya döndükten sonra yeniden girilir, giriş açısı artı / eksi 0.5 ° 'lik bir tolerans ile, ideal olarak 6,5 °' dir.

Uçuş yolunun hesaplanması

Uzay yolculuğunun başlangıcından bu yana, yeniden girişi güvenilir bir şekilde hesaplamak ve özellikle yanma veya iniş yerinin zamanını ve yerini belirlemek önemli bir görev olmuştur. Yeniden girişin nasıl geldiğine bağlı olarak, farklı zorluklar ortaya çıkar veya meydana gelir. Apollo uzay kapsülleri için hiçbir yakıt vardı yavaşlatmak düşük yeniden girmeden önce yörüngeye sonra kesin olarak ölçülmüş olurdu. Komut modülü kapsülü kesilmeden önce yörünge düzeltmelerinin çok uzak bir mesafede yapılması ve o zamanki koşullar için çok yüksek bir hassasiyetle yapılması gerekiyordu.

Alçak bir yörüngeden inerken, fren ateşlemesinin hassas bir şekilde ölçülmesi mümkün olmalıdır . Örneğin, Amerikan uzay mekiği , yörünge hızını üç dakika içinde %1 oranında azaltmak için zayıf OMS motorlarını kullandı. Sadece 90 m / s'lik bu delta v , dünyanın diğer tarafında eliptik bir yörüngede atmosfere girmek için yeterlidir - yine uçuş yönünde döndürülür. Uzay planörünün şekli ve hücum açısı , en büyük yük meydana gelmeden önce başlangıçta daha dik olan inişi düzleştiren bir kaldırma kuvveti oluşturur . Güç dağılımı zaman açısından daha kompakt hale gelir, bu da ısı emilimini azaltır.

Çok düz yolların hesaplanmasındaki belirli zorluklar, diğerleri arasında şunlardı:

  • pist boyunca mevcut hava yoğunluğu hakkında yetersiz bilgi . Bu problem 1960 civarında hala tamamen çözülememiştir ve 2 güne kadar tahmin hatalarına yol açmıştır. İyonosfer da değişir bölgesel ile güneş etkinliği .
  • yuvarlanan ve dönen füzenin değişen hava direnci - bugüne kadar tamamen çözülmedi
  • Füzenin parçalanmasının modellenmesi (küçük parçalar daha sert frenlenir)

Ağır veya düzenli şekilli gövdeler için hesaplamalar, farklı kollara sahip hafif uydulara göre daha güvenilirdir. Bireysel çarpışmalar birkaç dakika içinde ve pist birkaç kilometre içinde hesaplanabilir.

Bir yükü tekrar güvenli bir şekilde indirmesi gereken uzay araçları bu nedenle buna göre şekillendirilir. Böylece dönüş kapsülü uçuşta aerodinamik olarak kararlı bir pozisyon alır, böylece ısı kalkanlı füze ilk önce atmosfere dalar ( Soyuz uzay gemisi , Merkür uzay gemisi ).

1970'lere kadar, ABD Smithsonian Astrofizik Gözlemevi (SAO) tarafından denetlenen ve dünya çapında birkaç yüz gönüllü ekipten oluşan Moonwatch adlı ayrı bir görsel gözlemciler ağı vardı . Destek uydu kameralar (özellikle Baker / Nunn nispeten basit donanımlı tarafından istasyonları) amatör gökbilimciler teknik çaba rağmen, kameralar hedeflemeyen, gerekli çünkü oldu çok hangi belirli koşullar altında görsel gözlemciler çok daha esnek tepki verebilir.

Bu tür sorunlu alanlar diğerleri arasında

  • Alacakaranlıkta ölçümler (füzeler sadece güneş ışığında, ancak uzun pozlama süreleri imkansız)
  • çok derin yörüngeler
  • Yeniden girişten hemen önce tahminin yanlış olması, kameraların programlanmasını zorlaştırıyor.

Riskler

Genel olarak, (roket tahrikli) bir uzay gemisinin kalkışı ve inişi, kaza riskinin yüksek olduğu uçuşun kritik aşamalarıdır.

ABD uzay mekiği durumunda, kullanılan (esas olarak güçlendirilmiş karbon-karbon paneller ve seramik karolardan oluşan) ısı koruma sisteminin çok yüksek sıcaklıklara dayandığı, ancak mekanik etkilere karşı çok hassas olduğu bilinmektedir. Şubat 2003'te, NASA'nın Columbia Uzay Mekiği , STS-107 görevinin sonunda tekrar girdiğinde kısmen yandı , çünkü sol kanat hücum kenarındaki ısı koruma sisteminin en ağır stres altındaki parçalarından en az biri bir parça hasar gördü. evrak çantası büyüklüğünde köpürtün. Bu hasar görev sırasında keşfedilmediği için (NASA çalışanlarından gelen bazı uyarılar uçuş kontrolü tarafından göz ardı edildi veya önemsizleştirildi), yeniden girişte kanattan giren plazma, alüminyum yapısını o kadar etkileyebilir ki sol yüzey ve ardından tüm mekik imha edildi.

Mars atmosferinin düşük yoğunluğu nedeniyle Mars'a iniş yapmak daha zordur, bu nedenle iniş sondaları bazen yüzeye çok yüksek bir hızda çarpabilir ve hasar görebilir. Aynı nedenle, Mars yüzeyindeki iniş yüksekliklerinde sınırlamalar var, bu nedenle şu anda sondalar sadece 2 km'den daha düşük yüksekliklere inebiliyor, bu da bazı ilginç Mars bölgelerine ulaşılamadığı anlamına geliyor. Buna karşılık, yoğun atmosfer nedeniyle Venüs'e veya Titan'a iniş yapmak çok daha kolaydır, ancak Venüs atmosferinin yüksek basıncı ve yüksek sıcaklığı, iniş araçları için daha fazla tehlike oluşturur.

Ayrıca bakınız

Edebiyat

İnternet linkleri

Commons : yeniden giriş  - resim, video ve ses dosyalarının toplanması

Bireysel kanıt

  1. ^ David J. Shayler: Dünyadan Uzakta . İçinde: Uzay Kurtarma. İnsanlı Uzay Uçuşunun Güvenliğinin Sağlanması. Springer Praxis , Berlin / Heidelberg / New York 2009, ISBN 978-0-387-69905-9 , s. 261-262 , doi : 10.1007/978-0-387-73996-0_7 .