Hvordan kommer rumfartøjer ind på jorden igen?

Quiz -hjørne
Test din viden om rumfærgen med vores rumfærgenquiz.

At lancere et rumfartøj i rummet er en ting. At bringe det tilbage er en anden.

Genindtræden af ​​rumfartøjer er vanskelig forretning af flere årsager. Når et objekt kommer ind i Jordens atmosfære, den oplever et par kræfter, inklusive tyngdekraft og træk . Tyngdekraften vil naturligvis trække et objekt tilbage til jorden. Men tyngdekraften alene ville få objektet til at falde farligt hurtigt. Heldigvis Jordens atmosfære indeholder luftpartikler. Når objektet falder, det rammer og gnider mod disse partikler, skaber friktion . Denne friktion får objektet til at opleve træk, eller luftmodstand , som sænker objektet til en sikrere indgangshastighed. Læs mere om disse faktorer i "Hvad nu hvis jeg smed en krone ud af Empire State Building?"

Pete Turner/Stone Collection/Getty Images
Objekter, der kommer ind i Jordens atmosfære, står over for en hård rejse. Se flere billeder af rumfartøjer og rumfærge.

Denne friktion er en blandet velsignelse, imidlertid. Selvom det forårsager træk, det forårsager også intens varme. Specifikt, shuttles står over for intense temperaturer på omkring 3000 grader Fahrenheit (ca. 1649 grader Celsius) [kilde:Hammond]. Sløv krop design hjælper med at afhjælpe varmeproblemet. Når et objekt-med en stumpformet overflade nedad-kommer tilbage til Jorden, den stumpe form skaber en chokbølge foran bilen. Den stødbølge holder varmen på afstand af objektet. På samme tid, den stumpe form bremser også objektets fald [kilde:NASA]. Apollo -programmet, som flyttede flere bemandede skibe frem og tilbage fra rummet i løbet af 1960'erne og 1970'erne, belagt kommandomodulet med special ablativ materiale, der brændte op ved genindtræden, absorberende varme.

I modsætning til Apollo -køretøjerne, som blev bygget til engangsbrug, rumfærger er genanvendelige affyringsbiler (RLV'er). Så i stedet for blot at bruge ablativt materiale, de skal indeholde holdbar isolering. På den næste side, vi vil gå dybere ind i den moderne genindrejseproces for pendulkørsel.

Satellitens bortgang
Satellitter behøver ikke at forblive oppe i Jordens kredsløb for evigt. Gamle satellitter falder nogle gange tilbage til Jorden. På grund af de hårde betingelser for genindtræden, de kan alvorligt brænde op på vej ned. Imidlertid, nogle af dem kan overleve faldet og ramme Jordens overflade. Ved kontrollerede fald, ingeniører manipulerer fremdriftssystemerne på en satellit for at få den til at falde et sikkert sted, som havet.

Nedstigningen af ​​en rumfærge

At vende tilbage til Jorden handler om holdning styring . Og, ingen, dette betyder ikke, at astronauter skal beholde en positiv holdning (selvom det altid er nyttigt). Hellere, det refererer til den vinkel, hvormed rumfartøjet flyver. Her er en oversigt over en shuttle -nedstigning:

1. Forlader kredsløb :For at bremse skibet fra sin ekstreme banehastighed, skibet vender rundt og flyver faktisk baglæns i en periode. Orbitalmanøvreringsmotorerne (OMS) skubber derefter skibet ud af kredsløb og mod Jorden.

2. Nedstigning gennem atmosfæren :Når det er sikkert ude af kredsløb, shuttle vender først om på næsen og kommer ind i atmosfæren mave-ned (som en mave-flop) for at drage fordel af træk med sin stumpe bund. Computere trækker næsen op til en angrebsvinkel (nedstigningsvinkel) på cirka 40 grader.

3. Landing :Hvis du har set filmen "Apollo 13, "du husker måske, at astronauterne vender tilbage til jorden i deres kommandomodul og lander i havet, hvor redningsarbejdere henter dem. Dagens rumfærger ligner og lander meget mere som fly. Når skibet bliver lavt nok, kommandanten overtager computerne og glider skyttelbussen til en landingsbane. Da det ruller langs strimlen, den anvender en faldskærm for at bremse den.

NASA
Shuttleens forreste kanter og næse bruger RCC -materiale.

Turen tilbage til Jorden er varm. I stedet for de ablative materialer, der findes på Apollo -rumfartøjet, nutidens rumfærger har særlige varmebestandige materialer og isolerende fliser, der kan opretholde genindgangsvarme.

• Forstærket carbon carbon (RCC) :Dette kompositmateriale dækker næse og kanter af vingen, hvor temperaturerne bliver de varmeste. I 2003, Columbia's RCC blev beskadiget under løft, forårsager forbrænding ved genindtræden, dræbte alle syv besætningsmedlemmer.

• 
  NASA/Space Frontiers/Hulton Archive/Getty Images

  I dette billede, NASA -medarbejdere viser, hvor Columbia fik fliseskader under sin jomfruflyvning.

  Genanvendelig overfladeisolering ved høj temperatur (HRSI) :Disse sorte silica -fliser er på bunden af ​​shuttlen og forskellige andre steder, der kan nå op til 2, 300 grader Fahrenheit (1, 260 grader Celsius).

• Fiberfast ildfast kompositisolering (FRCI) :Disse sorte fliser har erstattet HRSI -fliser mange steder, fordi de er stærkere, lettere og mere varmebestandig.

• Genanvendelig overfladeisolering ved lav temperatur (LRSI) :Disse hvide silica -fliser er tyndere end HRSI -fliser og beskytter forskellige områder mod temperaturer op til 1, 200 grader F (649 grader C).

• Avanceret fleksibel genanvendelig overfladeisolering (AFRSI) :Fremstillet af silica glasstof, disse udvendige tæpper er installeret på den forreste øvre del af en shuttle og modstår temperaturer på op til 1, 500 grader F (816 grader C). I årenes løb, disse har overtaget meget af LRSI -materialet på en shuttle.

• Filt genanvendelig overfladeisolering (FRSI) :Dette materiale holder temperaturer på op til 371 grader C (700 grader F) og er lavet af varmebehandlet hvidt Nomex-filt (et materiale, der bruges i brandmænds beskyttelsesbeklædning).

Tag et kig på linkene på den næste side for at finde ud af mere om udfordringerne ved rumforskning.

Bittere påmindelser
Ligesom Challenger -katastrofen i 1986 mindede os om, hvor risikofyldte lufthavne er, Columbia-katastrofen mindede os om, hvor farlig atmosfærisk genindtræden er. I 2003, rumfærgen Columbia og dets syv besætningsmedlemmer brændte op, da de vendte tilbage til Jorden. Efter undersøgelse, NASA opdagede, at skader på venstre fløj (der faktisk opstod under løftning), lad varm luft komme ind ved genindtræden og fik shuttlen til at miste kontrollen og brænde op.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Rumfærge -quiz
• Hvorfor flyder der snesevis af døde dyr i rummet?
• Sådan fungerer rumfærger
• Hvordan kredser satellitter om jorden?
• Sådan fungerer rumstationer
• Sådan fungerer Space Junk

Flere store links

• NASA
• U.S. Centennial of Flight
• Space.com

Kilder

• Cuk, Matija, Dave Rothstein, Britt Scharringhausen. "Hvorfor har rumfartøjer brug for varmeskjolde, der kommer tilbage til Jorden, men ikke forlader?" Astronomiafdeling ved Cornell University. Januar 2003. (9. maj, kl. 2008)
  http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=448
• Dag, Dwayne A. "Reentry Vehicle Technology." U.S. Centennial of Flight Commission. (9. maj kl. 2008)
  http://www.centennialofflight.gov/essay/Evolution_of_Technology/
  genindtastning/Tech19.htm
• Dumoulin, Jim. "Space Shuttle Orbiter Systems." NASA Kennedy Space Center. (9. maj kl. 2008)
  http://science.ksc.nasa.gov/shuttle/technology/sts-newsref/sts_sys.html
• Hammond, Walter Edward. "Designmetoder til rumtransportsystemer." AIAA, 2001. (9. maj, kl. 2008)
  http://books.google.com/books?id=uxlKU3E1MUIC&dq=Design+
  Metoder+for+Rum+Transport+Systemer &as_brr =3 &
  client =firefox-a &source =gbs_summary_s &cad =0
• Jacobson, Nathan S. "As-Fabricatede Forstærket Carbon/Carbon Karakteriseret." NASA. Juli, 2005. (9. maj, kl. 2008)
  http://www.grc.nasa.gov/WWW/RT/2004/RM/RM01D-jacobson1.html
• NASA. "Eventyr med Apollo." Ames Research Center. (9. maj kl. 2008)
  http://www.nasa.gov/centers/ames/news/releases/2004/moon/
  adventure_apollo.html
• NASA. "HSF - The Shuttle:Indgang." NASA. 13. februar kl. 2003. (9. maj, kl. 2008)
  http://www.spaceflight.nasa.gov/shuttle/reference/shutref/events/entry/
• Pete-Cornell, M. Elisabeth. "Sikkerheden ved det termiske beskyttelsessystem i SpaceShuttle Orbiter:Kvantitativ analyse og organisatoriske faktorer." Rapport til National Aeronautics and Space Administration, Dec, 1990. (9. maj, kl. 2008)
  spaceflight.nasa.gov/shuttle/archives/sts-107/investigation/tps_safety.pdf