Fakta tentang Masuk Kembali ke Atmosfer Bumi

Salah satu masalah paling sulit yang harus dipecahkan oleh para insinyur pesawat ruang angkasa adalah masalah masuk kembali ke atmosfer bumi. Tidak seperti kebanyakan puing-puing ruang angkasa, yang terbakar saat bertemu dengan antarmuka antara atmosfer dan ruang angkasa, a pesawat ruang angkasa harus tetap utuh dan dingin selama pertemuan ini sehingga dapat kembali ke tanah dalam satu bagian. Insinyur harus menyeimbangkan kekuatan yang kuat dalam pertimbangan mereka untuk mencapai tujuan ini dan mencegah bencana.

Untuk berada di orbit di tempat pertama, pesawat ruang angkasa atau satelit harus mencapai kecepatan lepas. Kecepatan ini, tergantung pada massa dan jari-jari Bumi, berada di urutan 40.000 kilometer per jam (25.000 mil per jam). Ketika objek memasuki ekstremitas atas atmosfer, interaksi gesekan dengan molekul udara mulai memperlambatnya, dan momentum yang hilang diubah menjadi panas. Suhu bisa mencapai 1.650 derajat Celcius (3.000 derajat Fahrenheit), dan gaya perlambatan bisa tujuh kali atau lebih besar dari gaya gravitasi.

Kekuatan deselerasi dan panas yang dihasilkan selama re-entry meningkat dengan kecuraman sudut relatif terhadap atmosfer. Jika sudutnya terlalu curam, pesawat ruang angkasa akan terbakar, dan siapa pun yang tidak beruntung berada di dalamnya akan hancur. Sebaliknya, jika sudutnya terlalu dangkal, pesawat ruang angkasa meluncur dari tepi atmosfer seperti batu yang meluncur di sepanjang permukaan kolam. Lintasan re-entry yang ideal adalah pita sempit antara dua ekstrem ini. Sudut masuk kembali untuk pesawat ulang-alik adalah 40 derajat.

Selama masuk kembali, pesawat ruang angkasa mengalami setidaknya tiga kekuatan yang bersaing. Gaya gravitasi merupakan fungsi dari massa pesawat ruang angkasa, sedangkan dua gaya lainnya bergantung pada kecepatannya. Seret, yang disebabkan oleh gesekan udara, juga tergantung pada seberapa ramping pesawat itu, dan pada kerapatan udara; benda tumpul melambat lebih cepat daripada benda runcing, dan perlambatan meningkat saat benda turun. Sebuah pesawat ruang angkasa dengan desain aerodinamis yang tepat, seperti pesawat ulang-alik, juga mengalami gaya angkat tegak lurus terhadap gerakannya. Gaya ini, sebagaimana diketahui oleh siapa pun yang akrab dengan pesawat terbang, melawan gaya gravitasi, dan pesawat ulang-alik menggunakannya untuk tujuan ini.

Pada tahun 2012, sekitar 3.000 benda dengan berat 500 kilogram (1.100 pon) berada di orbit mengelilingi Bumi, dan semuanya pada akhirnya akan kembali memasuki atmosfer. Karena mereka tidak dirancang untuk masuk kembali, mereka pecah pada ketinggian 70 hingga 80 kilometer (45 hingga 50 mil), dan semua kecuali 10 persen hingga 40 persen kepingnya terbakar. Potongan yang sampai ke tanah biasanya terbuat dari logam dengan titik leleh tinggi, seperti titanium dan besi tahan karat. Perubahan cuaca dan kondisi matahari mempengaruhi hambatan atmosfer, sehingga tidak mungkin untuk memprediksi dengan pasti di mana mereka mendarat.