Uzay aracı mühendislerinin çözmesi gereken en zor sorunlardan biri, Dünya atmosferine yeniden giriş sorunudur. Atmosfer ve uzay arasındaki arayüzle karşılaştığında yanan çoğu uzay enkazının aksine, uzay aracı tek seferde yere dönebilmesi için bu karşılaşma sırasında sağlam ve serin kalmalıdır. parça. Mühendisler, bu amaca ulaşmak ve felaketi önlemek için düşüncelerinde güçlü güçleri dengelemelidir.
Yavaşlamanın Dinamikleri
Bir uzay aracının veya uydunun ilk etapta yörüngede olabilmesi için kaçış hızına ulaşmış olması gerekir. Dünyanın kütlesine ve yarıçapına bağlı olan bu hız, saatte 40.000 kilometre (saatte 25.000 mil) mertebesindedir. Nesne atmosferin üst uçlarına girdiğinde, hava molekülleri ile sürtünme etkileşimi onu yavaşlatmaya başlar ve kaybedilen momentum ısıya dönüşür. Sıcaklıklar 1.650 santigrat dereceye (3.000 Fahrenheit derece) ulaşabilir ve yavaşlama kuvveti yerçekimi kuvvetinden yedi veya daha fazla kat daha fazla olabilir.
yeniden giriş koridoru
Yavaşlama kuvveti ve yeniden giriş sırasında üretilen ısı, atmosfere göre açının dikliği ile artar. Açı çok dik olursa, uzay aracı yanar ve içeride olacak kadar şanssız olan herkes ezilir. Öte yandan, açı çok sığsa, uzay aracı bir göletin yüzeyinde kayan bir taş gibi atmosferin kenarından kayar. İdeal yeniden giriş yörüngesi, bu iki uç arasındaki dar bir banttır. Uzay mekiğinin yeniden giriş açısı 40 dereceydi.
Yerçekimi, Sürükleme ve Kaldırma Kuvvetleri
Yeniden giriş sırasında, bir uzay aracı en az üç rakip kuvvetle karşılaşır. Yerçekimi kuvveti uzay aracının kütlesinin bir fonksiyonudur, diğer iki kuvvet ise hızına bağlıdır. Hava sürtünmesinin neden olduğu sürükleme, aynı zamanda, aracın ne kadar akıcı olduğuna ve hava yoğunluğuna da bağlıdır; kör bir nesne sivri bir nesneden daha hızlı yavaşlar ve nesne alçaldıkça yavaşlama artar. Uzay mekiği gibi uygun aerodinamik tasarıma sahip bir uzay aracı da hareketine dik bir kaldırma kuvvetine maruz kalır. Bu kuvvet, uçaklara aşina olan herkesin bildiği gibi, yerçekimi kuvvetine karşı koyar ve uzay mekiği bunu bu amaç için kullandı.
Kontrolsüz Yeniden Girişler
2012 yılında, 500 kilogram (1.100 pound) ağırlığındaki yaklaşık 3.000 nesne Dünya'nın etrafında yörüngedeydi ve sonunda hepsi atmosfere yeniden girecek. Yeniden giriş için tasarlanmadıkları için 70 ila 80 kilometre (45 ila 50 mil) yükseklikte ayrılırlar ve parçaların yüzde 10 ila yüzde 40'ı hariç tümü yanar. Yere inmesini sağlayan parçalar tipik olarak titanyum ve titanyum gibi yüksek erime noktalarına sahip metallerden yapılanlardır. paslanmaz çelik. Değişen hava ve güneş koşulları, atmosferik sürüklenmeyi etkiler ve nereye ineceklerini kesin olarak tahmin etmeyi imkansız hale getirir.