Вход в атмосферу

Вход в атмосферу в космической технике обозначает фазу входа космического аппарата в атмосферу. Из-за аэродинамического сопротивления внешней газовой среды оболочка аппарата, движущегося на большой скорости, нагревается до значительных температур. Если объект должен выдержать вход в атмосферу, ему необходима тепловая, как правило абляционная, защита.

Вход в атмосферу посадочного модуля аппарата Mars Rover (рисунок художника)

Термин используется не только для пилотируемых летательных объектов, но и для космических зондов, боеголовок межконтинентальных ракет, капсул с пробами, а также для объектов, которые могут или должны сгореть, например, израсходованные ракетные ступени или отслужившие срок спутники. Понятие не применяется для объектов, которые достигли лишь незначительной части орбитальной скорости, и поэтому термическая нагрузка остаётся небольшой.

Сход с орбиты начинается с включения тормозных двигателей. Американский космический челнок, например, для тормозного импульса (deorbit burn) включает маломощные двигатели системы орбитального маневрирования примерно на три минуты. Уменьшение скорости всего на 1 % (примерно 90 м/с) позволяет войти в атмосферу по эллиптической траектории на противоположной стороне Земли. Форма и угол атаки ракетоплана вызывают подъёмную силу, которая задерживает спуск в плотные слои атмосферы и, таким образом, растягивает диссипацию энергии во времени.

Этапы входа в атмосферу Земли

Вход крупного неспасаемого космического аппарата
  • 140 км — давление набегающего воздуха составляет 0,25 Па (0,0000025 атмосфер)[1];
  • 122 км — первые заметные признаки аэродинамического воздействия атмосферы на космический аппарат[2];
  • 100—110 км — начало обгорания выступающих деталей (антенн и солнечных батарей);
  • 80—90 км — разрушение и разделение объекта на крупные обломки;
  • 40—80 км — максимальная ионизация и нагрев воздуха от адиабатического сжатия;
  • 60—70 км — максимум разрушения с разделением крупных частей на мелкие фрагменты;
  • 40—50 км — окончание фрагментации и дальнейшее падение несгоревших обломков на поверхность Земли.[3][4]

Вход небольшого неспасаемого аппарата

Небольшие и тонкоконструкционные спутники начинают разрушаться раньше и могут полностью сгореть с рассеиванием пылевых остатков в атмосфере.

Области применения

Возвращение на Землю

В пилотируемой космонавтике вход в атмосферу неизбежен при возвращении спускаемых аппаратов многоразовых транспортных систем (Спейс шаттл, Буран), а также космических кораблей (Союз, Аполлон, Шэньчжоу, Dragon SpaceX), которые должны преодолеть вход в атмосферу без катастрофических повреждений, не ставя под угрозу жизнь космонавтов.

Каждый старт многоступенчатой ракеты приводит к тому, что отработавшие ступени входят в атмосферу и частично/полностью сгорают.

Вышедшие из эксплуатации низкоорбитальные спутники также намеренно уводят с орбиты, после чего они сгорают (полностью или частично). При плановом сведении траектория входа выбирается таким образом, чтобы не сгоревшие крупные фрагменты упали в океан (в район, известный как Кладбище космических кораблей) или необитаемые районы суши. Известный пример — затопление российской космической станции Мир.

Увод с орбиты

В 1971 году первая в мире орбитальная станция Салют-1 была преднамеренно сведена с орбиты в Тихий океан, вслед за аварией Союз-11. Салют-6 и Мир также были контролируемо спущены с орбиты.

Примечания
  1. Захаров Г. В. Энергетический анализ концепта спутника-сборщика атмосферных газов
  2. Ученые уточнили границу космоса. Lenta.ru (10 апреля 2009). Дата обращения: 4 сентября 2010.
  3. Попов Е.И. Спускаемые аппараты. — М.: "Знание", 1985. — 64 с.
  4. Анфимов Н. А. Обеспечение управляемого спуска с орбиты орбитального пилотируемого комплекса «Мир»

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.