천국에서 지구까지(대기권에서 위성이 소실되는 것을 방지하는 방법) 궤도에서 하강하는 우주선
우주왕복선 엔데버(Endeavour)호가 캘리포니아주 에드워드 공군기지에 착륙했습니다. Cape Canaveral에 우주선을 착륙시키려는 두 번의 시도는 악천후로 인해 취소되었습니다.
우주선이 지구로 하강하는 과정은 일반적으로 세 단계로 나뉩니다. 대기권에서의 비행; 실제 착륙.
장치의 막대한 운동 에너지의 주요 부분(7.9km/s의 궤도 속도부터 작은(아음속) 속도까지)은 두 번째 부분인 대기권 비행에서 소멸됩니다. 이 경우 심각한 온도 및 과부하 조건이 발생합니다. 가열과 과부하라는 두 가지 요인 모두 차량과 사람 모두에게 위험할 수 있으며 설계 솔루션과 하강 궤적에 대한 특별한 제어가 모두 필요합니다.
차량의 공기역학적 품질(항공기의 항력에 대한 양력의 비율)이 0이면 하강은 다음과 같습니다. 탄도의, 즉 가파른 궤적을 따라 제어할 수 없습니다. 우주선의 특정 특성과 특정 정확도로 알려진 대기 매개변수에 대한 탄도 하강 궤적이 미리 계산됩니다. 이 궤적을 기반으로 우주선이 대기로 진입하는 위치와 각도가 선택되어 특정 지역에 착륙할 수 있습니다. 탄도 하강 중 과부하의 크기는 거의 전적으로 대기로의 진입 각도(국지 지평선에 대한 궤적의 경사각)에 따라 달라집니다. 진입각이 0.5-1도이면 최대 과부하는 8-10단위에 도달합니다. 진입각이 클수록 탄도는 더 가파르고 중력(g-force)도 더 커집니다.
최초의 Vostok 및 Mercury 우주선의 경우 탄도 강하가 표준 옵션이었습니다. 이 유형의 선박은 다음과 같이 궤도에서 돌아왔습니다. 탄도 궤적, 구형 몸체로 인해 양력이 거의 발생하지 않았고 공기 역학적 특성이 0에 가까웠기 때문입니다. 건강 검진 중에 첫 번째 우주비행사 세트에는 최대 12단위의 G-포스가 적용되었습니다.
장치의 공기 역학적 품질이 0.3-0.7이면 하강을 호출합니다. 반탄도 또는 슬라이딩. 슬라이딩 하강은 차세대 우주선의 표준 옵션이 되었습니다. 소유즈 우주선의 하강 차량(DA)은 구형 세그먼트 형태의 전면 실드와 그 뒤에 잘린 원뿔 형태의 본체("헤드라이트")로 구성됩니다. 대기 중에서 이동할 때 장치는 특정 공격 각도(균형 조정)에서 균형을 이룹니다. 이는 하강 궤적을 제어할 수 있는 작은 양력을 생성합니다. 제동 중 최대 과부하는 4단위입니다.
차량의 공기역학적 품질이 1보다 크면 하강은 다음과 같습니다. 계획. 이러한 하강에는 양력이 있습니다. 글라이딩 하강은 느린 제동을 제공하여 G-force를 3-4 단위로 감소시켜 우주비행사의 착륙을 더 쉽게 만듭니다. 또한, 활공 하강 시 대기권 내에서 비행 범위와 방향을 근본적으로 제어할 수 있어 하강 과정에서 더욱 정확하게 착륙하거나 착륙 지점을 선택할 수 있습니다.
대기가 없는 달 표면에 연착륙할 때 우주선은 제트 엔진에 의해 제동된다. 이러한 유형의 하강을 호출합니다. 제트기 하강. "Luna-9", "Luna-17" 등의 프로젝트에서 실제 구현되었습니다.
마지막으로 근본적으로 가능하다. 복합 하강대기 중, 즉 제동이 수행되는 하강 공동 행동공기 역학적 힘과 반력.
현재 탄도 하강은 백업 착륙 옵션으로 간주됩니다. 이는 1975년 4월 5일 소유즈-18 우주선 발사 현장(우주비행사 바실리 라자레프와 올렉 마카로프)에서 발생한 사고 이후 백업으로 도입되었습니다. 이 경우 장치는 계획된 착륙 지점에서 수십 또는 수백 킬로미터 떨어진 곳에 착륙할 수 있습니다. 또한, 탄도 하강 중에 우주비행사는 평소보다 거의 두 배나 강한 과부하를 경험합니다.
본 자료는 오픈소스 정보를 바탕으로 작성되었습니다.
올해 전 세계는 인류 최초의 우주 비행 50주년을 기념했습니다. 시작 우주 시대과학과 기술의 여러 분야에서 인간 사고의 승리가 되었습니다. 가장 중요하고 어려운 문제 중 하나는 지구로 돌아올 때 우주선이 과열되지 않도록 보호하는 것이었습니다.
우주에서 지구로 떨어지는 작은 우주 물체가 대기의 조밀한 층에서 완전히 또는 거의 완전히 타버린다는 것을 누구나 알고 있습니다. 고속대기권에 진입하다 우주선, 앞쪽 가장자리에서 다가오는 공기 흐름에서 7000-8000°C에 도달하는 온도가 발생합니다. 자연계에는 이러한 온도를 견딜 수 있는 물질이 없습니다. 하지만 선박의 표면을 보존하는 것은 가능합니다.
우주 강하 차량을 절약하는 데 도움이 되는 첫 번째 요소는 제한된 하강 시간입니다. 열 흐름이 이 몸체나 저 몸체로 들어가서 파괴하지만 하강이 멈추기 전에 이 "작업"을 완료할 시간이 없을 수도 있습니다. 우주선의 열 보호를 위해 사용되는 것이 바로 이 효과입니다. 이를 위해 신체에 밖의특수코팅이 적용되어 공기 역학적 가열로 인해 파괴됨약간의 열을 흡수하는 동안. 단위 면적당 장치 하강 중에 유입되는 열 유속의 크기는 매우 확실하므로 열 보호 코팅이 파괴될 때 이 흐름이 완전히 흡수되는 방식으로 열 보호 코팅의 두께를 선택할 수 있습니다. , 장치의 본체는 그대로 유지됩니다. 열 흐름을 흡수하는 물질이 미리 결정된 파괴 과정을 기반으로 한 열 보호 방법을 이라고 합니다. 절제적 냉각.그 사용 가능성은 주로 파괴될 때 상당한 양의 열을 흡수할 수 있으면서 동시에 상대적으로 낮은 비중과 만족스러운 강도를 갖는 재료의 존재에 의해 결정됩니다.
50년대 중반부터 로켓 전문가들이 재진입 미사일 탄두의 열 보호 문제에 직면했을 때 우수한 열 흡수 특성을 지닌 페놀-포름알데히드 수지를 기반으로 한 특수 플라스틱이 개발되었습니다. 60년대 초반에는 에폭시 수지를 기반으로 한 신소재도 개발되었는데, 이는 양호한 절삭 특성을 나타내지는 않았지만 우수한 기계적 및 기술적 특성을 가졌습니다. 유리 섬유 외에도 석면, 탄소, 석영, 흑연 및 기타 유형의 섬유가 현재 사용됩니다.
강화 플라스틱은 재진입 우주선의 열 차폐물을 만드는 데 널리 사용됩니다. 플라스틱의 낮은 비중에도 불구하고 이러한 스크린의 질량은 상당하므로 이를 줄이려면 강한 열 부하를 받는 더 작은 표면적을 가진 하강 구획의 모양을 선택하는 것이 좋습니다. 이 목적에 아주 적합합니다 반구, 실무에서 자주 사용되는 말입니다.
예를 들어 Venera 유형 스테이션의 하강 모듈(프로브)은 구형 모양이며 여러 겹의 열 보호 코팅이 장착되어 있으며, 일부는 공기 역학적 제동 중에 파괴되고 나머지 부분은 프로브 장비를 높은 곳으로부터 보호합니다. 금성의 온도는 표면에서 280 ° C에 이릅니다. 열적 관점에서 볼 때, 다른 행성의 표면으로 하강하는 차량의 재료 부분의 안전을 보장하는 것은 지구 근처 궤도에서 하강할 때보다 훨씬 더 어렵습니다. 이는 "외계인" 차량이 더 높은 두 번째 우주 속도로 행성 대기에 진입한다는 사실로 설명됩니다.
행성 대기에서 하강하는 동안 우주선의 열 보호 문제를 해결하려면 비행의 일부 탄도 특성을 고려해야 합니다. 예를 들어, 진입점이 행성의 적도 근처에 있고 탐사선이 회전 방향으로 이동하도록 탐사선을 완만한 궤적을 따라 목성 대기로 하강시키는 것이 좋습니다. 이는 행성의 대기에 비해 차량의 속도를 감소시켜 구조물의 가열을 감소시킵니다. 탐사선의 구성은 가능하다면 대기가 여전히 상당히 희박한 높은 고도에서 감속하기 시작하도록 선택되었습니다. 하강하는 동안 우주선의 가열과 관련된 탄도적 특징이 상당히 많이 있으며, 최적의 비행 경로 선택열 보호 방법 중 하나로 간주될 수 있습니다.
열 보호 문제는 재사용 가능한 우주선의 경우 특히 어려운 것으로 나타났습니다. 발달된 표면은 매우 큰 질량의 절제용 열 보호 코팅으로 이어집니다. 또한 재사용 가능한 사용에 대한 요구 사항은 일반적으로 열 부하로 인해 발생하는 파괴를 견딜 수 있는 재료를 개발하는 작업을 의미합니다. 예를 들어, 미국의 재사용 가능한 우주선 본체 표면의 최대 온도는 1260~1454°C입니다. 하우징을 구성하는 알루미늄 합금의 작동 온도는 180°C 이하로 유지되어야 합니다. 그러나 이 값조차도 장치의 승무원과 장비에 만족스럽지 않습니다. 이를 추가로 줄이려면 객실 내부 단열 강화, 열 제어 시스템을 사용한 열 제거 등 추가 조치를 사용해야 합니다.
실제로 장치의 전체 표면은 온도 수준에 따라 4개 구역으로 나뉘며 각 구역은 자체 코팅을 사용합니다. 온도가 1260°C를 초과하는 차량의 노즈콘과 윙팁에 탄소섬유 강화 탄소 소재가 사용됩니다. 차량이 지구로 돌아오면 이 물질은 파괴되며 이후의 비행 전에는 반드시 새로운 물질로 교체해야 합니다. 온도가 371°C를 초과하지 않는 경우 유연하고 재사용 가능한 열 보호 코팅이 사용됩니다. 표면 온도가 371~649°C인 지역에서 사용됩니다. 또한 콜로이드 실리카 바인더가 첨가된 99.7% 순수 비정질 석영 섬유로 구성된 재사용 가능한 코팅입니다. 649~1260°C 온도에서 하우징 부품의 열 보호도 재사용 가능한 단열재를 사용하여 수행됩니다. 차이점은 타일 크기(152x152mm, 두께 19-64mm)에 있습니다.
재사용 가능한 선박의 열 보호 코팅에 대한 요구 사항은 매우 다양하고 매우 복잡하다는 점에 유의해야 합니다. 예를 들어 이러한 코팅은 매우 특정한 특성을 가져야 합니다. 광학적 특성,궤도 비행 및 하강 단계에서 온도를 유지하는 데 필요한 것. 차량이 밀도가 높은 대기층에 들어갈 때 큰 동적 하중을 견뎌야 합니다. 이 문제를 해결하기 위해 재료는 다공성으로 만들어집니다. 공극은 타일 부피의 90%를 차지합니다. 결과적으로 타일의 압력은 항상 압력과 같습니다. 환경, 따라서 모든 공기 역학적 하중은 선박 주요 구조의 외피로 전달됩니다.
이 노트에서 우리는 우주선의 열 보호 문제만 다루었으며, 첫 번째 하강 차량을 설계하는 동안 문제에 대한 기본적인 해결책이 무엇인지 보여 주려고 노력했습니다. 과학은 가만히 있지 않습니다. 새로운 솔루션과 신소재는 우주 탐사에 대한 인류의 가장 큰 꿈을 실현하는 데 도움이 될 것입니다.
기사의 주요 자료는 책에서 빌려왔습니다. Salakhutdinova G.M. "열 보호 우주 기술", 포털에 게재 www.astronaut.ru
중력을 극복하고 공기 껍질의 두께를 뚫고 도달합니다. 대기권 밖- 쉬운 일은 아닙니다. 우주에서 지구로 돌아가는 방법은 무엇입니까?언뜻 보면 우주선이 지구로 하강하는 것은 상승하는 것보다 훨씬 간단해 보입니다. 오르막은 힘들지만 내리막은 쉽다는 것은 누구나 잘 아는 사실이다. 불행하게도, 이 단순하고 명백한 진실은 "우주 산"에서 하강하는 문제를 다룰 때 전적으로 사실이 아닌 것으로 밝혀졌습니다. 우리는 우주 공간에서 장기간 비행에 적합한 유인 우주선의 설계를 고려했습니다. 이는 궤도 구획과 소위 하강 모듈(재돌입체라고도 함)의 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 또한 선박에는 제동 엔진, 태양 전지 및 기타 여러 시스템이 있습니다. 우주선의 이러한 모든 구성 요소는 지구에서 우주 공간으로 전달됩니다. 그러나 우주선 전체가 지구로 돌아오는 것이 아니라 하강 모듈이라고 불리는 일부만 지구로 돌아옵니다.
지구로의 하강을 시작하기 전에 우주선 승무원의 모든 구성원이 하강 모듈로 이동합니다. 또한 승무원의 생활을 지원하는 데 필요한 장비와 비행 계획에 따라 승무원이 수행하는 관측 자료도 보관됩니다. 배의 나머지 부분은 적절한 순간에 하강 차량에서 분리되고 일정 시간이 지나면 지구로 떨어집니다. "지구에 떨어지다"라는 표현은 완전히 정확하지 않습니다. "지구로 떨어지는" 우주선의 부분은 지구 표면에 도달하지 않습니다. 촘촘한 공기층을 통과하면서 지구 대기에 들어가는 철과 돌 운석이 타는 것처럼 가열되어 타게 됩니다.
인간은 지구 표면에서 200~300km 떨어진 지구 근처 공간뿐만 아니라 소위 심우주(deep space)도 방문했습니다. 깊은 우주와 가까운 우주에서 돌아오는 우주선이 지구로 강하하는 조건은 동일하지 않습니다. 지구 근처의 우주 공간에 있는 우주선은 속도 = 8km/초로 이동합니다. 즉, 첫 번째 탈출 속도를 갖습니다. 대기가 없거나 거의 없는 고도에서 전 세계적으로 이러한 이동 속도로 선박은 매우 장기, 지구에서 멀어지지 않고 지구에 떨어지지 않고. 배가 지구로 하강하기 시작하려면, 즉 추락하려면 어떻게 해야 합니까? 이렇게 하려면 이동 속도를 줄여야 합니다.
일반적으로 모두가 길고 긴 여행에서 돌아오지만 긴 여행, 가능한 한 빨리 집으로 돌아가고 싶습니다. 우주에서 너무 많이 느려지므로 성급하게 돌아오면 안 됩니다. 우주선쉽지도 않고, 더 좋고, 저렴하지도 않습니다. 우리는 이미 선박에 추가되는 화물 킬로그램이 매우 바람직하지 않다고 말했습니다. 지구 주위의 궤도를 따라 이동하는 우주선은 우주선의 움직임에 반대되는 추력을 발생시키는 엔진을 켜서 속도를 늦출 수 있습니다.
우주선과 그 위에 있는 모든 것(연료 제외)의 질량이 3톤이라고 가정하면 우주선의 속도를 8km/초에서 4km/초로 줄이려면 얼마나 많은 연료가 필요합니까?
선박의 속도를 4km/초만큼 줄이려면 엔진을 켜야 하며, 그러면 이동 반대 방향으로 추력이 생성됩니다. 제동 엔진 노즐에서 나오는 연료 연소 생성물의 배기 속도가 3000m/초(현대 액체 추진 로켓 엔진에서 달성할 수 있는 값)라고 가정해 보겠습니다. Tsiolkovsky가 확립한 공식을 사용하면 제동 엔진을 켜기 전 우주선의 초기 질량, 즉 연료와 함께 우주선의 질량이 11.4톤이어야 하므로 선박의 연료는 = 8400kg이 되어야 한다는 것을 결정할 수 있습니다. 따라서 제동 엔진에서 연소해야 하는 연료의 양은 선박 구조 및 그 안에 있는 화물의 질량을 거의 3배 초과합니다. 우주선을 제동하는 이 방법은 매우 비경제적이며 실행하기가 현실적으로 어렵습니다. 그 이유는 그렇게 많은 양의 연료를 우주 공간으로 전달하는 것이 쉽지도 저렴하지도 않기 때문입니다. 그러나 지구로 하강을 시작하기 위해 궤도 비행을하는 우주선의 속도를 너무 많이 늦출 필요는 없다는 것이 밝혀졌습니다.
하강 궤적을 따라 이동을 시작하려면 선박이 속도의 작은 부분만 잃어야 합니다. 이는 우주선의 속도를 200~250m/초만큼 줄이는 데 충분합니다. 우리가 고려한 경우, 즉 무게가 3톤인 우주선의 경우 질량이 다음보다 작은 연료를 연소할 때 제동 엔진을 단기 작동하면 200m/초의 속도 손실이 달성될 수 있습니다. 배 질량의 10분의 1이다. 그러나 우주선은 거의 0의 속도로 착륙해야 합니다. 그렇지 않으면 재앙이 발생할 것입니다. 우주선과 그 안에 있는 승무원은 착륙하는 순간 추락할 것입니다. 선박이 가지고 있는 운동 에너지의 전부 또는 거의 전부를 어떻게 선박에서 빼앗을 수 있습니까? 연료를 낭비하지 않고 우주선을 감속시키는 실질적으로 실현 가능한 방법은 K. E. Tsiolkovsky에 의해 제시되었습니다. Tsiolkovsky에 따르면 지구의 공기 껍질은 행성 간 여행에서 지구로 돌아오는 우주선의 브레이크 역할을 할 수 있습니다. 에어 브레이킹? 그러한 제안은 완전히 현실적이지 않을 수도 있습니다. 하지만 빠르게 스키를 타고 내려갈 때 얼굴에 바람이 어떻게 부는지 기억하세요. 가파른 산. 고속도로를 질주하면서 차창 밖으로 손을 내밀어 보세요. 공기는 거의 무중력이고 감지할 수 없는 상태에서 탄력 있는 상태로 변합니다. 자동차가 움직이는 방향에 손바닥을 수직으로 유지하는 것이 어려울 것입니다.
우주선이 지구 대기층에 진입할 때(100~200m/초 속도가 느려진 후) 가장 빠른 항공기의 속도보다 약 28배 더 빠른 속도입니다. 이렇게 엄청난 속도에서 공기는 움직임에 큰 저항을 나타냅니다. 모든 저항은 마찰의 출현과 관련이 있습니다. 마찰은 신체가 공중에서 움직일 때도 발생합니다. 두 개의 나무 조각을 가져다가 빠르게 서로 문지릅니다. - 무엇을 발견했나요? - 나무 조각이 뜨거워집니다. 이는 수행하는 마찰 작업이 열로 변한 결과입니다. 공기와의 마찰에는 열 방출도 동반됩니다.
우주선이 지구 대기에서 이동할 때 공기 마찰만 발생하는 것은 아닙니다. 선박이 공기 봉투를 통과할 때 선박 앞쪽에 압축 공기 파동이 생성됩니다. 공기는 점진적으로 압축되지 않고 매우 짧은 시간에 걸쳐 압축됩니다. 이 압축은 얼마나 큽니까? 계산에 따르면 우주선 이동 중 압축 공기의 압력은 50atm에 도달할 수 있습니다. 물리학 과정을 통해 가스의 급속한 압축 또는 팽창이 실제로 유입 및 열 제거 없이 발생한다는 것을 알고 있습니다. 짧은 시간으로 인해 열이 환경으로 빠져나가거나(압축 중) 외부로 전달될 시간이 없기 때문입니다. 외부 환경(확장 중) 이러한 과정을 단열이라고 합니다.
단열 압축으로 인해 비행하는 우주선 앞에 위치한 공기층은 높은 온도로 가열됩니다. 비행 우주선에 의해 압축된 공기층의 온도는 8000°K에 도달할 수 있습니다. 이는 매우 높은 온도입니다. 이 온도에서 고체 상태로 남아 있을 수 있는 물질은 지구상에 없습니다. 가장 내화성이 높은 물질은 4000 - 4500 ° C의 온도에서 가스 또는 액체로 변하기 시작합니다. 우주선이 이러한 것을 견딜 수 있습니까? 고온? 또한, 배 내부, 선체 뒤에는 사람이 있다는 사실을 기억해야 합니다.
에어 브레이크로 우주선을 제동하려면 특정 예방 조치를 준수해야 합니다. 그렇지 않으면 우주선의 속도가 느려질 뿐만 아니라 지구에 도달하기 전에 소손될 수도 있습니다. 지구 근처 궤도에서 선박의 하강은 공기가 없는 우주 공간에서의 감속으로 시작됩니다. 이를 위해 제동 엔진이 잠시 동안 켜져 선박의 움직임과 반대 방향으로 추력이 발생합니다. 제동 엔진이 작동한 후 우주선은 궤도를 바꾸고 하강하기 시작하여 지구에 접근합니다.
우주선은 일반적으로 공기 껍질의 경계에서 어느 정도 떨어진 곳에서 지구 주위의 궤도를 비행하므로 제동 후 우주선은 실제로 공기가 없는 공간에서 한동안 하강합니다. 선박이 무공중 공간에서 하강하는 시간은 일정 값 이상이어야 합니다. 이 기간 동안 선박에서는 공기 봉투에 들어가기 위한 준비 작업이 수행됩니다. 따라서 우주선의 궤적을 변경할 수 있는, 즉 지구로 하강을 시작할 수 있는 높이는 완료하는 데 필요한 시간에 의해 제한됩니다. 준비 작업.
우주선이 지구의 대기권에 진입하기 전에 우주선에서 무엇을 해야 합니까? 선박이 엔진에 의해 제동된 후에는 모든 것이 선박에서 버려져 하강할 수 없습니다. 서비스실, 제동 모터 및 일부 시스템은 폐기됩니다. 이는 우주선의 질량을 줄이기 위해 수행되며, 따라서 우주선이 지구로 하강하는 동안 우주선에서 가져와야 하는 에너지의 양을 줄입니다.
쌀. 14. 착륙선은 렌즈 콩 모양입니다.
소련의 소유즈 우주선과 미국의 아폴로 우주선의 하강 차량은 렌즈콩 모양을 하고 있습니다(그림 14). 이 우주선의 하강 차량의 열 보호 층은 표면에 고르지 않게 적용됩니다. 열 보호층의 두께는 전면 부분이 가장 크고, 반대쪽(장치 하단 부분)이 가장 얇습니다. 이는 하강 차량의 질량을 줄이기 위해 수행되었습니다. 두꺼운 전면 보호층은 무거운 기계적 부하를 견뎌야 하며 뜨거운 압축 공기에서 발생하는 열을 제거해야 합니다.
하강 차량 바닥과 측면의 열 보호는 둘 다 아닙니다. 기계적 성질, 열 특성 측면에서도 전면 부분이 견뎌야 하는 하중에 맞게 설계되지 않았습니다. 결과적으로, 하강 차량이 하강 중에 파손되거나 허용할 수 없을 정도로 높은 온도로 가열되는 것을 방지하기 위해 차량의 정면 부분이 앞쪽을 향한 상태로 지구 대기에 진입해야 합니다. 이를 위해서는 대기에 진입하기 전에 적절한 방향을 잡아야 하며, 그러한 방향의 위치에서 지구의 공기 봉투에 들어가야 합니다.
오리엔테이션은 또 다른 목적, 즉 하강 차량이 특정 각도로 대기에 진입하도록 보장하는 역할도 합니다. 그것은 무엇을 위한 것입니까? 진입각은 하강 과정의 여러 매개변수에 영향을 미칩니다. 유인 우주선의 경우, 대기권으로 진입하는 각도는 사람이 견딜 수 있는 가속도의 양에 따라 결정됩니다. 우리는 이미 우주선이 우주 공간으로 들어올려질 때 사람의 몸무게를 몇 배나 초과하는 과부하가 발생한다고 말했습니다.
상승과 달리 하강하는 동안 우주선은 음의 가속도로 움직입니다. 하강하는 동안 하강 차량에 탄 사람에게 어떤 힘이 작용합니까? 첫째, 지구의 중심을 향하는 중력 F = mg(m은 우주비행사의 질량, g는 중력 가속도)입니다. 또한, 반대 방향으로 향하는 탄성력을 받게 됩니다. 이 두 힘은 반대 방향 ~로 향하는 가속도 a를 부여합니다.
결과적으로, 궤도에서 지구로 하강할 때 우주비행사는 지구로부터 전달되는 힘을 경험하게 됩니다. 이 힘은 우주 비행사를 기내 좌석이나 천장에 밀어 넣습니다. 크기 면에서 이 힘은 우주비행사의 정상 체중(휴식 시 체중)을 1만큼 초과합니다. 사람은 과부하, 즉 체중이 10~12배 증가하는 것을 견딜 수 있습니다. (물론, 이 경우 사실상 작동이 불가능해집니다.) 체중이 크게 증가하거나, 큰 과부하가 발생하면 인간의 생명에 위험합니다.
하강 차량이 궤도에서 지구 표면으로 하강하는 동안 우주비행사가 겪는 과부하는 하강 차량이 지구 대기에서 수평선까지 이동하는 각도에 따라 달라집니다.
쌀. 15. 우주선이 지구로 하강합니다.
두 가지를 생각해 보자 가능한 경우하강 차량의 하강: 먼저 차량이 가파른 궤적을 따라 이동합니다. 두 번째 - 움직임은 완만 한 궤적을 따라 발생하여 수평선과 작은 각도를 만듭니다 (그림 15 참조). 분명히 두 번째 경우 하강은 첫 번째 경우보다 훨씬 오래 지속됩니다. 장치는 점차적으로 대기의 기본 층으로 들어가고 점차적으로 속도를 잃게 되며, 그 결과 하강 차량의 음의 가속도가 작아집니다. 수평선과 작은 각도를 이루는 궤적을 따라 하강하면 가파른 하강에 비해 승무원에게 더 안전한 조건을 제공할 수 있습니다. 즉, 인체가 쉽게 견딜 수 있는 한계까지 과부하를 줄일 수 있습니다.
그러나 하강 각도를 너무 작게 만들 수는 없습니다. 이 경우 과열과 관련하여 승무원의 안전에 대한 또 다른 위협이 발생하기 때문입니다.
하강 차량의 비행 경로 모양이 가열에 어떤 영향을 미치는지 고려해 보겠습니다. 우리는 이미 우주선이 우주 공간에서 궤도 비행을 하는 동안 보유하는 운동 에너지와 위치 에너지의 대부분이 다음과 같은 에너지로 변환된다고 말했습니다. 내부 에너지. 수평선에 대해 작은 각도에 위치한 특정 곡선을 따라 이동하는 것과 비교하여 가파른 궤적을 따라 지구로 하강할 때 하강 차량이 어떻게 가열됩니까? 가파른 하강 중에는 재진입 차량이 더 빨리 감속하고 결과적으로 에너지가 더 빨리 손실됩니다. 완만한 곡선을 따라 하강할 때 장치는 희박한 공기층에서 더 오랜 시간을 소비하므로 첫 번째 경우만큼 급격하게 속도를 감소시키지 않습니다. 분명히, 궤도가 평탄할수록 차량의 속도가 느려집니다. 결과적으로 차량이 가파른 궤적을 따라 하강할 때 단위 시간당 발생되는 열량은 수평선과 작은 각도를 이루는 궤적을 따라 하강할 때보다 훨씬 더 커집니다.
위에서부터 결론은 하강 궤도가 가파를수록 하강 차량의 과열 위험이 적어서 승무원의 위험이 줄어든다는 결론입니다. 그러나 이 결론은 틀렸다. 하강 차량 객실 내부의 승무원이 허용할 수 있는 온도 조건을 유지한다는 관점에서 볼 때 너무 부드러운 하강은 바람직하지 않습니다. 이것을 설명하는 것은 무엇입니까? 여러분은 화재를 진압할 때 구조대가 종종 불타는 집에 들어가서 불길을 헤쳐 나가야 한다는 것을 알고 있습니다. 사람에게 물이 흠뻑 젖고 젖은 옷을 입은 사람은 자신에게 해를 끼치 지 않고 불의 벽을 통과합니다. 만약 후자가 불연성 천으로 만들어졌다면 그는 드라이슈트를 입고 이 일을 할 수 있었을 것입니다. 공기 중에서 연소하는 물체의 화염 온도는 일반적으로 450~500°C입니다. 이것은 상당히 높은 온도이지만 불연성 보호복을 입은 소방관이 매우 짧은 시간 동안 화염 속에 있기 때문에 보호복을 예열할 시간이 없으므로 이러한 높은 온도는 위험하지 않습니다. 사람을 위해.
불연성 천으로 만든 같은 옷을 입은 사람이 주변 환경의 온도가 화염 온도보다 2~3배 낮더라도 그 안에서 보낸 시간을 몇 분으로 계산한다면 어떤 느낌이 들겠습니까? 분명히 이것은 건강뿐만 아니라 인간의 생명에도 안전하지 않을 것입니다. 불연성 직물로 만든 옷은 그에게 도움이 되지 않았을 것입니다. 그렇게 오랜 시간 동안 인체는 주변 온도까지 따뜻해졌을 것, 즉 과열되었을 것입니다. 하강 차량이 대기권에서 이동할 때도 비슷한 그림이 나타납니다. 장치가 가파른 궤적을 따라 하강하면 단위 시간당 장치에 도달합니다. 많은 분량평평한 궤적을 따라 이동할 때보다 열이 더 많이 발생합니다. 그러나 승무원이 위치한 장치의 객실에 열이 도달하려면 시간이 걸립니다. 이 시간은 하강 차량 외부 표면에 적용되는 열 보호층의 성질과 두께, 그리고 열 보호층 아래에 위치하는 단열재의 특성에 따라 달라집니다.
차량의 하강이 빠르게 발생하는 경우 예열 시간이 충분하지 않을 수 있으며, 외부에서 대기 대기의 뜨거운 가스로부터 단위 시간당 하강 차량에 많은 양의 열이 공급됨에도 불구하고 기내 내부의 공기는 많이 가열될 시간이 없습니다. (평평한 궤적을 따라) 긴 하강 중에는 더 적은 양의 뜨거운 공기로 인해 단위 시간당 더 적은 열이 공급되지만 일부는 여전히 열 보호 코팅 및 단열재를 통해 하강 차량의 객실 내부를 통과할 시간이 있습니다. 차량 피부가 가열되어 공기와 실내에 있는 모든 품목이 가열됩니다.
따라서 과부하, 가열 등 우주선 승무원의 지구 강하 안전을 좌우하는 두 가지 지표는 밀도가 높은 대기층에서 하강 차량의 하강 궤적 유형에 따라 다르게 변경됩니다. 과부하를 줄이려면 부드러운 궤적과 긴 하강 시간이 필요합니다. 반대로 하강 차량의 객실 과열이 허용되지 않으면 차량이 조밀한 공기층에 유지되는 짧은 시간과 함께 더 가파른 궤적을 따라 하강해야 합니다. 하강 궤도는 과부하가 인체에 허용되는 값을 초과하지 않는 동시에 승무원이 위치한 차량 내부 온도가 40도를 넘지 않도록 선택됩니다. - 50℃ 사람은 이 온도를 쉽게 견딜 수 있습니다. 유인 우주선을 궤도에서 지구로 낮추는 이미 광범위한 관행은 밀도가 높은 대기층의 하강 시간이 20~25분일 때 기내 내부의 허용되는 과부하 및 공기 온도 값이 보장된다는 것을 보여줍니다.
우리는 지구 근처 또는 지구 근처 공간에서 재진입체가 하강하는 조건을 조사했습니다. 지구 근처에 있고 그 주위를 이동하는 우주 물체의 속도는 ~ 8km/초(첫 번째 탈출 속도)입니다. 우주선이 깊은 우주로 가기 위해서는 우리가 속한 천체를 방문하기 위해 태양계, 11.2km/초(즉, 두 번째 탈출 속도)의 속도에 도달해야 합니다. 그리고 그는 또한 두 번째 우주 속도로 깊은 우주에서 돌아와야 할 것입니다. 이것이 하강 조건에 어떤 영향을 미치나요?
행성 간 비행에서 돌아온 후 우주선이 지구로 하강하는 것을 고려하기 전에 달과 같은 천체에 우주 물체가 어떻게 접근하는지 알아 보겠습니다.
지구 근처 궤도에 있는 우주선의 속도는 첫 번째 우주 속도와 같습니다. 이 속도를 가지면 지구로 떨어질 수 없지만 지구에서 멀어지거나 다른 천체로 날아갈 수도 없습니다.
쌀. 16. 지구에 대해 서로 다른 속도로 움직이는 인공지구 위성의 궤적.
우주선에 첫 번째 우주 속도보다 크고 두 번째 우주 속도보다 작은 속도가 주어지면 우주선은 계속해서 지구 주위를 이동할 것이며 행성 간 공간으로 날아갈 수 없습니다. 그러나 원형 궤도가 아닌 타원형 궤도로 이동합니다(그림 16). 타원의 장축 길이가 길어질수록 우주선의 속도(첫 번째 우주 속도 초과)가 커집니다.
지구 저궤도에 위치한 거의 모든 인공 지구 위성은 원이 아닌 타원으로 움직인다고 말해야 합니다. 왜? 때때로 인공 지구 위성의 타원형 궤도는 우주에서 임무를 수행하는 데 필요합니다. 이 경우 위성에는 의도적으로 첫 번째 우주 속도보다 약간 높은 속도가 제공됩니다. 대부분의 경우, 인공위성의 궤적은 계산된 고도에서 위성의 속도가 첫 번째 우주 속도와 정확히 일치하는지 확인하는 것이 어렵기 때문에 타원형으로 나타납니다.
우주선의 속도가 증가함에 따라 궤도는 타원형에서 포물선으로 변경됩니다. 우주선이 포물선 궤적을 획득하는 속도를 두 번째 우주 속도라고 하며 약 11.2km/초에 해당합니다. 원형 궤적과 마찬가지로 포물선 궤적은 이론적인 의미만 가집니다. 달과 태양계의 다른 행성(화성, 금성)으로의 우주선과 무인 우주선의 비행은 포물선 궤적이 아니라 쌍곡선 궤적을 따라 발생합니다. 우주선은 속도가 두 번째 우주 속도와 정확히 일치하는 경우에만 포물선을 따라 이동할 수 있으며, 약간 낮으면 닫힌 곡선, 즉 타원을 따라 이동합니다. 태양계의 다른 행성으로 날아갈 수 있습니다. 우주선에 두 번째 우주 속도보다 약간 빠른 속도가 주어지면 우주선의 궤적은 더 이상 포물선이 아니라 쌍곡선이 됩니다. 쌍곡선은 열린 곡선이며, 쌍곡선 궤적으로 전환된 우주선은 지구를 따라 이동할 때 지구에 접근할 수 없습니다. 그는 그녀에게서 점점 더 멀어지고 결국 그녀와의 접촉을 잃게 될 것입니다. 즉, 그는 중력의 작용을 느끼지 않게 될 것입니다.
따라서 달이나 태양계의 어떤 행성으로 비행하려면 지구 근처 궤도에 위치한 우주선에 두 번째 우주 속도와 같거나 약간 더 큰 속도가 주어져야 합니다. 우주선이 두 번째 우주 속도보다 약간 빠른 속도에 도달한 후 엔진이 꺼지면 우주선은 쌍곡선 궤적을 따라 계속 이동합니다.
쌀. 17. A 지점에서 지구가 물체를 끌어당기는 힘(F h)은 달이 물체를 끌어당기는 힘(F l)과 같습니다.
우주 공간에는 이 지점에 위치한 물체가 달과 지구로부터 동일한 중력을 받는 장소가 있습니다(그림 17). 만약 우주선이 이 지점까지 날아가서 약간 건너갈 수 있을 만큼 충분한 속도가 주어진다면, 우주선은 지구 중력보다 달 중력의 영향을 더 많이 받게 될 것입니다. 달과 지구의 중력이 상호 균형을 이루는 중립점까지 우주선은 날아가며, 엔진에서 전달된 운동 에너지를 소비하여 지구의 중력을 극복합니다. 이 구간에서는 지구보다 높이가 높아지는 것처럼 보입니다. 달의 중력의 영향을 받아 중립점을 지나는 우주선의 움직임은 더 이상 지구에 대한 상향 움직임이 아니라 달을 향한 하향 움직임으로 간주되어야 합니다. 상승 중, 즉 중립 지점으로 비행할 때 선박의 속도가 지속적으로 감소한 다음 이 지점부터 달의 중력의 영향을 받아 지속적으로 가속되고 속도가 증가합니다. 달 근처에서 우주선의 속도는 두 번째 우주 속도 값에 도달합니다(그러나 지구 조건이 아니라 달 조건의 경우). 제동 엔진의 도움으로 선박의 속도는 달의 첫 번째 우주 속도로 감소됩니다. 이 속도를 가지면 우주선은 떨어지거나 멀어지지 않고 달 주위를 이동할 수 있습니다. 달의 첫 번째 우주 속도는 지구 근처의 첫 번째 우주 속도와 같지 않습니다.
달의 질량은 지구의 질량보다 81배 작기 때문에 달의 중력가속도는 지구의 중력가속도보다 작고 달의 첫 번째 탈출 속도는 1.7km/h에 불과하다. 비서. 우주선이 달 궤도를 떠나 지구로 날아가려면 무엇이 필요합니까? 당연히 지구를 떠나 달로 가는 경우와 마찬가지로 소위 제2의 달 탈출속도를 부여해야 한다. 지구 근처 공간의 경우 두 번째 우주 속도는 11.2km/초이며, 달 근처 공간의 경우 훨씬 더 느립니다. 우주선은 속도가 2.4km/초를 약간 초과하면 달의 중력 영역을 떠나 태양계의 다른 천체로 날아갈 수 있습니다. 이 속도에서 우주선은 달에서 멀어지기 시작하여 표면에 비해 위로 올라갑니다.
쌍곡선 궤적을 따라 이동하면 우주선은 달에서 멀어지면서 속도가 점차 감소합니다. 운동 에너지는 위치 에너지로 변환됩니다. 달의 중력이 지구의 중력과 균형을 이루는 중립점에 도달하면 우주선은 지구를 향해 떨어지기 시작합니다. 중립점에서 우주선은 (지구에 비해) 최대 위치 에너지를 갖게 됩니다.
지구에 접근하면 위치에너지는 감소하고 운동에너지는 증가합니다. 지구에 접근하면 우주선은 약 11.2km/초의 속도, 즉 두 번째 우주 속도를 얻게 됩니다. 그런 속도로 지구로 하강을 시작하는 것은 안전하지 않습니다. 하강을 시작하기 전에 선박의 속도를 줄여야 합니다. 하지만 어떻게?
우리는 우주선의 속도를 8km/초에서 4km/초로 줄이기 위해 로켓 엔진에서 연소해야 하는 연료의 양을 이미 결정했습니다. 우주 물체의 제동 경로가 실질적으로 중요하기 위해서는 너무 많은 연료가 필요하다는 것이 밝혀졌습니다. 11.2km/초의 속도로 움직이는 차체를 제동하는 것은 더욱 어렵습니다. 소련과 미국의 우주 비행 계산 및 실습에 따르면 지구 공기 봉투의 제동 효과를 사용하면 두 번째 탈출 속도로 이동하는 우주선을 제동하는 문제가 성공적으로 해결될 수 있습니다. 우주선이 궤도 비행에서 지구로 돌아올 때 속도가 첫 번째 우주 속도보다 크게 높지 않을 때 우주선이 밀도가 높은 층으로 적절한 각도로 진입하면 대기의 제동 효과를 이용한 안전한 하강이 가능합니다. 분위기가 보장됩니다. 점차적으로 점점 더 밀도가 높은 공기층으로 들어가는 배는 가열되고 동시에 지구 표면에 도달할 때까지 속도가 느려집니다.
1947년 2월 12일, 시호테알린 서쪽 박차에 있는 프리모르스키 영토에 철 운석이 떨어졌습니다. 지구와의 만남의 장소로 가는 길에 그것은 수십만 개의 파편으로 부서져 비처럼 떨어졌다. 실제로 운석은 희귀하고, 철운석은 두 배, 철비는 세 배 희귀하다.
Sikhote-Alin 운석은 세계에서 가장 큰 10개의 운석 중 하나이며, 이 운석을 독특하게 만드는 여러 가지 특징이 있습니다. 예를 들어 전체적인 균질성 등이 있습니다. 화학적 구성 요소그것은 단일 결정이 아니라 "서로 잘 연결되지 않은" 많은 무작위 방향의 결정으로 구성되어 있으며[Fesenkov, 1978], 이는 아마도 많은 부분으로 분해되는 원인이 되었을 것입니다.
이것은 전형적인 운석 낙하의 예입니다. 가을의 시간과 장소, 아름다운 날씨, 유역까지 유난히 유리한 것으로 밝혀져 파괴의 모습을 최대한 보존했습니다. 운석 충돌 현장은 다음날 발견되었고, 2주 후에 첫 번째 연구원들이 충돌 현장에 있었습니다.
물질의 양이 많기 때문에 너무 많이 사용할 위험 없이 거의 모든 분석이 가능했습니다. 따라서 운석은 철저히 연구되었습니다. 그에 관해 적어도 세 권의 논문이 저술되었으며, 수백 권의 논문이 저술되었습니다. 과학 기사. 관심 있는 사람은 누구나 전문 문헌을 참조할 수 있으며, 무지한 사람들을 위해 확립된 사실에 대한 간략한 요약을 제공합니다.
사실과 수치
이제 세계의 모든 대형 박물관에는 Sikhote-Alin 운석 샘플이 있습니다. 27톤의 수집된 물질이 기록된 것 외에도 많은 샘플이 전국에 퍼져 수시로 떠내려오고 있습니다. 예상치 못한 장소. 조커는 이를 새로운 운석으로 간주합니다. 일반적으로 위조품은 즉시 감지됩니다. 이 운석의 모양은 너무 특징적이지만 어느 날 상황이 상당히 심각해졌습니다...
1976년 Donbass지질학 협회 V.V. 쿨라코프스키는 무게 144개의 운석 조각을 소련 과학 아카데미 운석 위원회에 넘겨주고 그것이 도네츠크 석탄층에서 발견되었다고 보고했습니다. 석탄층의 나이는 2억 8500만~3억 4000만년이었다. 그 순간까지 그러한 발견은 없었습니다. 운석은 등록되었고 Maryinka라는 이름을 받았으며 V.P. Semenenko. 언론은 이를 지구상에서 가장 오래된 운석이라고 불렀습니다.
하지만... 아무래도 그 독특함에 대한 의구심이 있었던 것 같습니다. 1983년에는 반감기가 370만년인 Mn-53 동위원소가 분석됐다. 운석이 3억년 전에 떨어졌다면 모든 Mn-53 동위원소는 오래 전에 사라졌을 것입니다. Sikhote-Alin과 동일한 양으로 존재하는 것으로 밝혀졌습니다. 문제가 해결되었습니다. 그래서 거의 10년 후 마린카 운석은 카탈로그에서 제외되었습니다.
소련 과학 아카데미 운석위원회는 Sikhote-Alin 운석이 떨어진 지역에서 15개의 탐험을 조직했습니다(1947-1950, 1967-1977). 그들 각각은 약 30명으로 구성되었습니다. 운석 조각이 산란되는 영역의 윤곽을 정하고 해당 영역에 대한 운석 조각의 분포를 설정하고 분화구를 자세히 설명하고 재료를 수집했습니다. 드디어 이 지역이 천연기념물로 지정됐다.
운석이 일부 조정되었습니다. 지리적 지도 Primorye. 이제 폭포 지역에 직접적으로 존재하는 두 개울은 Maly와 Bolshoi Meteoritny라고 불리며, 이 지역에서 가장 높은 언덕은 L.A.의 이름을 따서 명명되었습니다. 쿨리카. 가장 가까운 마을은 Meteoritny이기도 합니다(1972년까지는 Beitsukhe라고 불렸습니다).
그리고 이 운석에 대한 가장 헌신적인 연구원은 Evgeniy Leonidovich Krinov였으며, 그의 기상학에서의 의식적 삶은 Tunguska에서 시작되었습니다. 이 운석은 그의 운석이었습니다. 이 운석은 Tunguska 운석과 마찬가지로 문자 그대로 운석과 관련된 모든 연구자가 만졌습니다. 그중에는 acad. Fesenkov, 물리학 및 수학 박사. 과학 N.B. Divari, 레닌그라드 지구물리학자 E.S. Gorshkov 및 E.G. Guskova, 탈린 - 지질 학자 A.O. Aaloe와 Y. Kestlane, 키예프 우주화학자, 박사, 어떤 과학 V.P. Semenenko, 소련 우주화학 책임자, 화학 과학 박사 A.K. Lavrukhina, Tomsk 수학자 A.P. Boyarkin 외 다수. 15개 원정 모두에 지속적으로 참여한 사람인 Yegor Ivanovich Malinkin을 한 명 더 언급하고 싶습니다. 그는 끊임없는 생계를 유지하는 실험실 조교이자 관리인으로 활동했습니다. 그리고 지금 그는 어려움을 겪고 있는 운석위원회에서 계속 일하고 있다. Sikhote-Alin의 유명 인사 중에는 물리학 및 수학 과학 후보 V.I가 있습니다. 1967년부터 모든 탐험에 참여해 마지막 탐험을 이끌었던 츠베트코프.
대기로의 진입은 너무 가파르면 안 됩니다. 이 경우 제동 영역이 작고 제동 시간이 짧으며 대기 밀도의 증가가 너무 빠르게 발생하기 때문입니다. 결과적으로 사람이 탑승한 우주선이나 선박은 너무 많은 과부하를 경험하게 되어 장비가 파괴되거나 우주비행사가 사망할 수 있습니다. 본질적으로, 근지점이 지구 표면 아래에 있는 달로부터의 거의 모든 복귀 궤적은 "가파른" 것으로 간주되어야 합니다. "가장 가파른" 경로는 당연히 직선(수직) 궤적입니다.
대기권에 진입한 우주선은 저항의 영향을 받아 케플러 궤도를 벗어나 더 낮게 가라앉습니다. 따라서 논의된 근지점은 지구 표면 위에 있는 경우에도 실제로 달성되지 않습니다. 조건부라고합니다.
조건부 근지점이 지구 표면보다 너무 높은 곳에 위치하면 우주선은 희박한 대기층의 약한 저항만 받게 되며, 이는 우주선을 지구로 떨어뜨리기에는 충분하지 않습니다. 결과적으로 속도의 작은 부분을 잃은 것은 대기권 외 공간으로 탈출하여 큰 타원형 궤도를 가진 지구 위성으로 변할 것입니다. 한 번의 회전을 완료하면 대기권으로 다시 진입하고 속도를 좀 더 잃은 후 이미 더 작고 약간 다른 위치에 있는 타원형 궤도로 다시 진입하게 됩니다. 원지점은 지구에 접근할 것이고 근지점도 접근할 것이지만 매우 약하게 접근할 것입니다. 장축대기로부터의 출구 방향이 진입 방향에서 약간 벗어나기 때문에 궤도는 특정 각도만큼 회전합니다(그림 100에서는 이 회전이 과장됨). 이러한 "제동 타원"이 많으면 원칙적으로 대기로의 초기 진입 속도 전체를 점차적으로 소멸시키는 것이 가능합니다.
제동 타원 방식의 단점은 착륙 지점을 미리 선택하는 것이 거의 불가능하다는 점이며, 무엇보다 제동 시간이 오래 걸린다는 점이다. 또한, 방사선 구역을 주기적으로 횡단하는 것은 우주비행사의 건강에 위험하며 달과 행성에서 지구로 귀환하는 데는 용납될 수 없는 것으로 밝혀졌습니다. 따라서, 원주속도를 초과하는 속도로 대기권 밖의 공간에 재진입하는 것은 바람직하지 않다.
그러나 "bremsstrahlung 타원" 방법(또는 "감쇠 타원 궤도" 방법)은 때때로 다음과 같이 간주됩니다. 가능한 변형비상시 하강.
복귀 궤적의 근지점은 너무 높으면 안 됩니다. 그러나 우리가 본 것처럼 너무 낮을 수는 없습니다. 결과적으로 달에서 돌아올 때 대기로의 재진입은 좁은 복도에서만 발생할 수 있으며, 하한은 최대 허용 과부하에 의해 결정되고 상한은 속도를 최소한 로컬로 줄여야하는 요구 사항에 따라 결정됩니다. 최초의 대기 진입 시 제동이 종료되도록 순환 속도를 가집니다(그림 101).
쌀. 100. "브레이크 타원" 방법.
쌀. 101. 대기 재진입 통로: 1 - 위험한 과부하의 궤적, 2 - 하강으로 이어지지 않는 "통과" 궤적("비포획 구역").
지구로 돌아가려면 지정된 좁은 복도로 들어가야 합니다. 복도의 너비는 두 경계 케플러 궤적의 조건부 근지점 높이의 차이로 이해됩니다. 너무 작아서 지구로 돌아가는 길에 궤적 수정이 꼭 필요합니다.
실제로 최대 허용 과부하 계수가 10을 초과하지 않아야 한다고 가정하면 두 번째 탈출 속도로 대기에 진입할 때 복도 폭은 10km에 불과해야 합니다. 대략 이러한 값은 여러 작품에 표시됩니다.
그러나 입구 복도를 확장할 수 있고 다른 여러 가지 장점이 있는 하강 방법이 있습니다. 이것은 이미 익숙한 활공 하강 또는 공기 역학적 품질을 갖춘 하강입니다.
글라이딩 장치는 공격 각도로 회전하는 무딘 원뿔 모양의 캡슐이거나 종단면이 완만 한 원뿔 (미국 선박 Gemini 및 Apollo와 같은 공기 역학적 특성)이거나 하중을 지탱하는 본체 ( 공기역학적 품질 1 이상) 또는 날개가 있습니다(공기역학적 품질 2 이상).
공기 역학적 품질을 갖춘 차량이 탄도 진입 중에 있어야 하는 "미달 한계"(진입 통로의 하한) 아래의 대기에 진입했다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 궤적은 위쪽으로 벗어나게 되고 장치는 천천히 하강하면서 착륙할 수 있으므로 과부하가 과도하지 않습니다. 따라서 입구 복도의 아래쪽 경계가 낮아집니다.
진입 통로의 상한(“비행 제한”)도 비슷한 방식으로 더 늘릴 수 있습니다. 이 한계를 초과하면 글라이딩 차량은 음의 양력이 생성되어(글라이더가 "거꾸로" 날아가는 경우) 대기 중에 계속 남아 있을 수 있으며, 이는 차량을 지구 쪽으로 누르는 경향이 있습니다. 대기권 외 공간으로 들어갈 위험이 지나갔을 때 양력을 다시 양으로 만드는 것이 필요합니다. 이렇게 하려면 글라이딩 장치가 세로 축을 중심으로 뒤집어져야 합니다.
따라서 활공 하강의 경우 입구 복도의 너비는 두 조건부 근지점 높이의 차이로 결정됩니다. 첫 번째는 "포획 경계"인 궤적에 해당합니다(대기에서 빠른 속도로 출발). 원형에 가까움) 네거티브 리프트가 사용되는 경우; 두 번째는 최대 과부하가 최대 허용되는 궤적에 해당하며 포지티브 리프트의 사용이 가정됩니다.
입구 복도의 너비를 표시하면 다음과 같은 대략적인 공식을 나타낼 수 있습니다.
여기서 a는 대기로의 무차원 진입 속도, 즉
지역 순환 속도와 관련된 진입 속도 대기권에 진입하는 차량의 공기 역학적 품질; pmax - 세로 방향 과부하의 최대 허용 계수, 즉 이동 방향의 과부하(위험을 초래하는 것은 가로 방향 과부하가 아니라 이것이다) 지구의 반경; X는 소위 "대수 밀도 감소"로, 높이에 따른 대기 중 공기 밀도의 감소 속도를 나타냅니다.
때문에 마지막 지정지구 표면 위의 높이에 따른 밀도의 변화는 대략적으로 해수면의 대기 밀도 형식으로 기록될 수 있으며 이러한 의존성은 높이까지의 실제 상황을 상당히 잘 반영합니다. X의 값은 다음과 같습니다. 그 역수 값을 "밀도 척도 계수"라고 하며 간단한 물리적 의미를 가집니다. 이는 상승할 때 공기 밀도가 계수만큼 감소하는 고도를 킬로미터 단위로 표시합니다. 지구를 위해.
사실, 에 대한 공식은 지구에 대한 것과 달 영역에서 돌아올 때의 것을 고려하여 단순화될 수 있지만, 입구 복도 I의 너비에 대한 공식은 보편적이기 때문에 우리는 이렇게 하지 않습니다. 자연: 로컬 원형 속도를 초과하는 속도로 모든 행성의 대기에 진입하는 데 유효합니다.
위의 공식에서 볼 수 있듯이 복도의 너비는 높이에 따른 대기 밀도의 변화율에 따라 달라지지만, 예를 들어 표면의 밀도의 특정 값에는 좌우되지 않는다는 점이 궁금합니다. 행성. 이는 항력에 대한 양력의 비율에 따라 달라지지만 차량의 질량이 아닌 이러한 힘의 특정 값에 따라 달라지지 않습니다.
이 공식은 공기 역학적 품질이 너무 낮지 않은 항목이 작성된 경우에 유효합니다. 특히 탄도 진입 통로의 폭을 계산하는 데 사용할 수 없습니다.
리프트를 사용하면 데이터에 따르면 탄도 하강 중 너비에 비해 입구 복도의 너비를 크게 늘릴 수 있습니다. 또한 대기권에서 추가(특히 측면) 기동이 가능해 훨씬 더 정확하게 착륙할 수 있습니다. 필요한 경우 도탄을 수행하여 비행 범위를 늘릴 수 있습니다. 대기권 재진입 시(도탄 후), 이전에 대기권에서 빠져나왔을 때의 오차를 양력을 이용해 보정할 수 있습니다. 도탄이 있는 공칭 범위가 다음과 같은 경우
그러면 리프트-드래그 비율이 0.4인 장치는 리프트-드래그 비율의 경우에도 이 범위를 늘리거나 줄일 수 있습니다.
탄도 하강과 비교하여 공기 역학적 품질의 하강은 제동이 훨씬 더 오랜 시간 동안 연장되므로 과부하가 급격히 감소합니다.
매체는 입구 복도의 상부 경계 근처에서 매우 희박하기 때문에 필요한 크기의 음의 양력을 생성하려면 너무 큰 날개가 필요할 수 있습니다. 따라서, 높은 온도에도 견딜 수 있는 낙하산과 같은 제동장치를 이용하여 인위적으로 저항을 증가시키는 것이 한계를 증가시킨다는 동일한 목표를 더욱 유리하게 달성할 수 있을 것이다.
반면, 하강 마지막 단계에서 활공하는 차량의 속도가 크게 감소하게 되면 지지체가 무력해지기 때문에 마지막 단계에서는 낙하산이나 로켓의 도움을 받아 연착륙을 하게 된다. 엔진. 약 3-4의 양력 대 항력 비율을 갖는 우주 글라이더는 궤도 항공기(예: 셔틀)에 제공되는 것처럼 트레드밀에 착륙할 수 있습니다.
소련에서는 처음으로 달을 덮었거나 달 표면에 있었던 자동 차량이 지구로 반환되었습니다.