science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Hoe komen ruimtevaartuigen de aarde weer binnen?

Quizhoek
Test je kennis van de spaceshuttle met onze Space Shuttle Quiz.

Een ruimtevaartuig de ruimte in lanceren is één ding. Terugbrengen is een tweede.

Het opnieuw binnenkomen van ruimtevaartuigen is om verschillende redenen lastig. Wanneer een object de atmosfeer van de aarde binnenkomt, het ervaart een paar krachten, inclusief zwaartekracht en sleuren . Zwaartekracht zal van nature een object terug naar de aarde trekken. Maar alleen de zwaartekracht zou ervoor zorgen dat het object gevaarlijk snel valt. Gelukkig, de atmosfeer van de aarde bevat luchtdeeltjes. Als het object valt, het raakt en wrijft tegen deze deeltjes, creëren wrijving . Deze wrijving zorgt ervoor dat het object weerstand ervaart, of luchtweerstand , die het object vertraagt ​​tot een veiligere ingangssnelheid. Lees meer over deze factoren in "Wat als ik een cent van het Empire State Building gooi?"


Pete Turner/Stone Collection/Getty Images
Voorwerpen die de atmosfeer van de aarde binnenkomen, maken een zware reis door. Bekijk meer foto's van ruimtevaartuigen en spaceshuttles.

Deze wrijving is een gemengde zegen, echter. Hoewel het slepen veroorzaakt, het veroorzaakt ook intense hitte. specifiek, shuttles worden geconfronteerd met intense temperaturen van ongeveer 3000 graden Fahrenheit (ongeveer 1649 graden Celsius) [bron:Hammond]. Stomp lichaam ontwerp helpt het warmteprobleem te verminderen. Wanneer een object -- met een stomp oppervlak naar beneden gericht -- terugkeert naar de aarde, de stompe vorm zorgt voor een schokgolf voor het voertuig. Die schokgolf houdt de warmte op afstand van het object. Tegelijkertijd, de stompe vorm vertraagt ​​​​ook de val van het object [bron:NASA]. Het Apollo-programma, die in de jaren zestig en zeventig verschillende bemande schepen vanuit de ruimte heen en weer bewoog, de commandomodule gecoat met speciale ablatief materiaal dat verbrandde bij terugkeer, warmte absorberen.

In tegenstelling tot de Apollo-voertuigen, die zijn gebouwd voor eenmalig gebruik, Spaceshuttles zijn herbruikbare draagraketten (RLV's). Dus in plaats van alleen ablatief materiaal te gebruiken, ze moeten duurzame isolatie bevatten. Op de volgende pagina, we gaan dieper in op het moderne terugkeerproces voor shuttles.

De ondergang van de satelliet
Satellieten hoeven niet voor altijd in de baan van de aarde te blijven. Oude satellieten vallen soms terug naar de aarde. Vanwege de barre omstandigheden van terugkeer, ze kunnen ernstig verbranden op hun weg naar beneden. Echter, sommigen van hen kunnen de val overleven en het aardoppervlak raken. Bij gecontroleerd vallen, ingenieurs manipuleren de voortstuwingssystemen op een satelliet om het op een veilige plaats te laten vallen, zoals de oceaan.

De afdaling van een Space Shuttle

Het opnieuw betreden van de aarde draait allemaal om houding controle . En, Nee, dit betekent niet dat astronauten een positieve houding moeten behouden (hoewel dat altijd handig is). Liever, het verwijst naar de hoek waaronder het ruimtevaartuig vliegt. Hier is een overzicht van een shuttle-afdaling:

  1. baan verlaten :Om het schip af te remmen van zijn extreme baansnelheid, het schip draait om en vliegt een tijdje achteruit. De orbitale manoeuvreermotoren (OMS) duwen het schip vervolgens uit de baan en in de richting van de aarde.

  1. Afdaling door atmosfeer :Nadat het veilig uit de baan is, de shuttle draait weer met de neus naar voren en komt met de buik naar beneden in de atmosfeer (zoals een buik-flop) om te profiteren van de weerstand met zijn stompe bodem. Computers trekken de neus omhoog naar een hoek van aanvallen (daalhoek) van ongeveer 40 graden.

  1. Landen :Als je de film "Apollo 13, " je herinnert je misschien dat de astronauten terugkeren naar de aarde in hun commandomodule en in de oceaan landen waar reddingswerkers ze oppikken. De spaceshuttles van vandaag zien eruit en landen veel meer als vliegtuigen. Zodra het schip laag genoeg is, de commandant neemt de computers over en laat de shuttle naar een landingsbaan glijden. Terwijl het langs de strook rolt, het zet een parachute in om het te vertragen.


NASA
De voorranden en neus van de shuttle gebruiken RCC-materiaal.

De reis terug naar de aarde is een hete. In plaats van de ablatieve materialen gevonden op het Apollo-ruimtevaartuig, hedendaagse spaceshuttles hebben speciale hittebestendige materialen en isolerende tegels die re-entry-warmte kunnen weerstaan.

  • Versterkte koolstofkoolstof (RCC) :Dit composietmateriaal bedekt de neus en randen van de vleugel, waar de temperatuur het hoogst wordt. In 2003, Columbia's RCC werd beschadigd tijdens de lancering, waardoor het opbrandt bij terugkeer, het doden van alle zeven bemanningsleden.


  • NASA/Space Frontiers/Hulton Archief/Getty Images

    Op deze afbeelding, NASA-medewerkers laten zien waar de Columbia tegelschade heeft opgelopen tijdens zijn eerste vlucht.

    Herbruikbare oppervlakte-isolatie op hoge temperatuur (HRSI) :Deze zwarte silica tegels bevinden zich aan de onderkant van de shuttle en diverse andere plaatsen die tot 2 kunnen reiken, 300 graden Fahrenheit (1, 260 graden Celsius).

  • Vezelige vuurvaste composietisolatie (FRCI) :Deze zwarte tegels hebben op veel plaatsen HRSI-tegels vervangen omdat ze sterker zijn, lichter en meer hittebestendig.

  • Herbruikbare oppervlakte-isolatie bij lage temperatuur (LRSI) :Deze witte silicategels zijn dunner dan HRSI-tegels en beschermen verschillende gebieden tegen temperaturen tot 1, 200 graden F (649 graden C).

  • Geavanceerde flexibele herbruikbare oppervlakte-isolatie (AFRSI) :Gemaakt van kwartsglasweefsel, deze buitendekens worden geïnstalleerd op het voorste bovenste gedeelte van een shuttle en zijn bestand tegen temperaturen tot 1, 500 graden F (816 graden C). Door de jaren heen, deze hebben een groot deel van het LRSI-materiaal op een shuttle overgenomen.

  • Vilt herbruikbare oppervlakte-isolatie (FRSI) :Dit materiaal is bestand tegen temperaturen tot 700 graden F (371 graden C) en is gemaakt van warmtebehandeld wit Nomex-vilt (een materiaal dat wordt gebruikt in beschermende kleding van brandweerlieden).

Bekijk de links op de volgende pagina om meer te weten te komen over de uitdagingen die ruimteverkenning met zich meebrengt.

Bittere herinneringen
Net zoals de ramp met de Challenger in 1986 ons eraan herinnerde hoe riskant shuttlelanceringen zijn, de ramp in Columbia herinnerde ons eraan hoe gevaarlijk de terugkeer in de atmosfeer is. In 2003, de spaceshuttle Columbia en zijn zeven bemanningsleden verbrandden toen ze terugkeerden naar de aarde. Na onderzoek, NASA ontdekte dat schade aan de linkervleugel (die feitelijk tijdens het opstijgen is ontstaan), liet warme lucht binnen bij terugkeer en zorgde ervoor dat de shuttle de controle verloor en verbrandde.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Spaceshuttle-quiz
  • Waarom zweven er tientallen dode dieren in de ruimte?
  • Hoe Space Shuttles werken
  • Hoe draaien satellieten om de aarde?
  • Hoe ruimtestations werken
  • Hoe Space Junk werkt

Meer geweldige links

  • NASA
  • US Centennial of Flight
  • Space.com

bronnen

  • Cuk, Matija, Dave Rothstein, Britt Scharringhausen. "Waarom hebben ruimtevaartuigen hitteschilden nodig die terug naar de aarde komen maar niet vertrekken?" Afdeling Astronomie aan de Cornell University. januari 2003. (9 mei 2008)
    http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=448
  • Dag, Dwayne A. "Reentry Vehicle Technology." Amerikaanse Centennial of Flight Commission. (9 mei, 2008)
    http://www.centennialofflight.gov/essay/Evolution_of_Technology/
    terugkeer/Tech19.htm
  • Dumoulin, Jim. "Space Shuttle Orbiter-systemen." NASA Kennedy Space Center. (9 mei, 2008)
    http://science.ksc.nasa.gov/shuttle/technology/sts-newsref/sts_sys.html
  • Hammond, Walter Eduard. "Ontwerpmethoden voor ruimtetransportsystemen." AIA, 2001. (9 mei 2008)
    http://books.google.com/books?id=uxlKU3E1MUIC&dq=Design+
    Methodologieën+voor+Ruimte+Vervoer+Systemen&as_brr=3&
    client=firefox-a&source=gbs_summary_s&cad=0
  • Jacobson, Nathan S. "As-Fabricatede Reinforced Carbon/Carbon Characterized." Nasa. Juli, 2005. (9 mei 2008)
    http://www.grc.nasa.gov/WWW/RT/2004/RM/RM01D-jacobson1.html
  • Nasa. "Avonturen met Apollo." Ames onderzoekscentrum. (9 mei, 2008)
    http://www.nasa.gov/centers/ames/news/releases/2004/moon/
    avontuur_apollo.html
  • Nasa. "HSF - De shuttle:binnenkomst." Nasa. 13 februari 2003. (9 mei 2008)
    http://www.spaceflight.nasa.gov/shuttle/reference/shutref/events/entry/
  • Pete-Cornell, M. Elisabeth. "Veiligheid van het thermische beveiligingssysteem van de SpaceShuttle Orbiter:kwantitatieve analyse en organisatorische factoren." Rapporteren aan de National Aeronautics and Space Administration, december, 1990. (9 mei 2008)
    spaceflight.nasa.gov/shuttle/archives/sts-107/investigation/tps_safety.pdf

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat zijn emoties,
  2. Celcyclus Feiten
  3. Geheugenhack:doe wat aerobics vier uur na de les
  4. Wat zijn enkele voor- en nadelen van het gebruik van DNA-analyse om rechtshandhaving bij criminaliteit te bevorderen?
  5. De primaire primaire productiviteit berekenen
  6. Death Valley wordt elke 10 jaar gevuld met wilde bloemen - het gebeurt nu!
  7. Voorbeelden van stoffen die gefaciliteerde diffusie gebruiken
  8. Hoe fotosynthese licht vangt en het leven op aarde aandrijft
  9. Wat zijn de stadia van cytokinese?

Wetenschap