עובדות על כניסה מחדש לאווירת כדור הארץ

אחת הבעיות הקשות ביותר שעל מהנדסי החלליות לפתור היא כניסה מחודשת לאטמוספירה של כדור הארץ. בניגוד לרוב פסולת החלל, הנשרפת כשהיא נתקלת בממשק בין האטמוספירה לחלל, א על החללית להישאר שלמה וקרירה במהלך המפגש הזה כדי שתוכל לחזור לקרקע באחת לְחַבֵּר. על המהנדסים לאזן כוחות חזקים בשיקוליהם על מנת להשיג מטרה זו ולמנוע אסון.

כדי להיות מלכתחילה במסלול, חללית או לוויין חייבים להשיג מהירות בריחה. מהירות זו, תלויה במסה ורדיוס כדור הארץ, היא בסדר גודל של 40,000 ק"מ לשעה (25,000 מייל לשעה). כאשר האובייקט נכנס לגפיים העליונות של האטמוספירה, יחסי הגומלין החיכוכים עם מולקולות האוויר מתחילים להאט אותו, והמומנטום האבוד הופך לחום. הטמפרטורות יכולות להגיע ל -1,650 מעלות צלזיוס (3,000 מעלות פרנהייט), וכוח ההאטה יכול להיות גדול פי שבע או יותר מכוח המשיכה.

כוח ההאטה והחום שנוצר במהלך הכניסה מחדש גדלים עם תלילות הזווית ביחס לאטמוספירה. אם הזווית תלולה מדי, החללית נשרפת, וכל מי שמזלו להיות בפנים נמחץ. אם הזווית רדודה מדי, לעומת זאת, החללית גולשת מקצה האטמוספירה כמו אבן שמחליקה על פני בריכה. מסלול הכניסה המחודשת האידיאלי הוא פס צר בין שני הקצוות הללו. זווית הכניסה מחדש למעבורת החלל הייתה 40 מעלות.

במהלך הכניסה מחדש, חללית חווה לפחות שלושה כוחות מתחרים. כוח הכבידה הוא פונקציה של מסת החללית, בעוד ששני הכוחות האחרים תלויים במהירותה. גרירה, הנגרמת על ידי חיכוך אוויר, תלויה גם במידת הייעול של המלאכה ובצפיפות האוויר; אובייקט קהה מאט יותר מהר מאשר אחד מחודד, והאטה גוברת ככל שהאובייקט יורד. חללית עם העיצוב האווירודינמי הראוי, כמו מעבורת החלל, חווה גם כוח הרמה בניצב לתנועתה. כוח זה, כפי שידוע לכל מי שמכיר מטוסים, נוגד את כוח הכבידה ומעבורת החלל ניצלה אותו למטרה זו.

בשנת 2012, כ -3,000 עצמים במשקל 500 קילוגרם (1,100 פאונד) היו במסלול סביב כדור הארץ, ובסופו של דבר כולם ייכנסו שוב לאטמוספירה. מכיוון שהם לא מיועדים לכניסה חוזרת, הם מתפרקים בגובה של 70 עד 80 ק"מ (45 עד 50 מייל), וכל החלקים מלבד 10 אחוזים עד 40 אחוזים נשרפים. החלקים המגיעים לקרקע הם בדרך כלל אלה המיוצרים ממתכות עם נקודות התכה גבוהות, כגון טיטניום ו פלדת אל - חלד. שינויי מזג אוויר ותנאי שמש משפיעים על גרירת האטמוספירה, מה שלא מאפשר לחזות בוודאות היכן הם נוחתים.