Ами ако космически кораб се забави при повторно влизане до само няколко мили в час, използвайки ракетни ускорители като кран Марс-небе? Би ли отменил необходимостта от топлинен щит?

times1 times1

Възможно ли е космически кораб да контролира повторното си влизане по такъв начин, че да избягва атмосферната компресия и по този начин да не изисква скъпия (и относително крехък) топлинен щит отвън?

Може ли (малка) ракета (с полезен товар) да бъде вдигната до висока точка в атмосферата, където ще се нуждае само от малка ракета, за да избяга от скоростта?

-Кени Ван де Маел

Отговорите на тези въпроси зависят от една и съща идея. Това е идея, която съм засегнал в други статии, но днес искам да се съсредоточа върху нея конкретно:

Причината, поради която е трудно да се стигне до орбита, не е, че пространството е високо.

Трудно е да се стигне до орбита, защото трябва да се върви толкова бързо.

Космосът не е такъв:

Космосът е такъв:

Космосът е на около 100 километра. Това е далеч - не бих искал да се кача по стълба, за да стигна там - но не е толкова далеч. Ако сте в Сакраменто, Сиатъл, Канбера, Колката, Хайдерабад, Пном Пен, Кайро, Пекин, централна Япония, централна Шри Ланка или Портланд, пространството е по-близо от морето.

Пристигане в космоса [1] По-конкретно, ниска околоземна орбита, където е Международната космическа станция и където совалките могат да отидат. лесно е. Това не е нещо, което можете да направите с колата си, но не е голямо предизвикателство. Бихте могли да накарате човек в космоса с малка звукова ракета с размерите на телефонен стълб. Самолетът X-15 достигна космоса [2] X-15 достигна два пъти 100 км, и двата, когато бяха полети от Джо Уокър. просто като отидете бързо и след това се насочите. [3] Не забравяйте да запомните да се насочвате нагоре, а не надолу, иначе ще прекарате лошо.

Но стигането до космоса е лесно. Проблемът е да останеш там.

Гравитацията в ниската земна орбита е почти толкова силна, колкото гравитацията на повърхността. Космическата станция изобщо не е избегнала гравитацията на Земята; изпитва около 90% привличането, което усещаме на повърхността.

За да избегнете падането обратно в атмосферата, трябва да отидете настрани наистина, много бързо.

Скоростта, която ви е необходима, за да останете в орбита, е около 8 километра в секунда. [4] Малко по-малко е, ако се намирате в по-високия регион на ниската земна орбита. Само малка част от енергията на ракетата се използва за издигане от атмосферата; по-голямата част от него се използва за придобиване на орбитална (странична) скорост.

Това ни води до централния проблем с излизането в орбита: Достигането на орбитална скорост отнема много повече гориво, отколкото достигането на орбитална височина. Получаването на кораб до 8 км/сек отнема много бустерни ракети. Достигането на орбитална скорост е достатъчно трудно; достигането до орбитална скорост, докато носите достатъчно гориво за забавяне, би било напълно непрактично. [5] Това експоненциално увеличение е централният проблем на ракетостроенето: Горивото, необходимо за увеличаване на скоростта ви с един км/сек, умножава теглото ви с около 1,4. За да влезете в орбита, трябва да увеличите скоростта си до 8 км/сек, което означава, че ще ви трябва много гориво: $ 1,4 \ times1.4 \ times1.4 \ times1.4 \ times1.4 \ times1.4 \ times1.4 \ times1.4 \ приблизително 15 $ умножава първоначалното тегло на вашия кораб.

Използването на ракета за забавяне носи същия проблем: На всеки 1 км/сек намаляването на скоростта умножава стартовата ви маса със същия коефициент 1,4. Ако искате да намалите скоростта до нула - и да се спуснете леко в атмосферата - изискванията за гориво умножават теглото ви отново с 15.

Тези скандални изисквания за гориво са причината, поради която всеки космически кораб, влизащ в атмосфера, е спирал, използвайки топлинен щит вместо ракети - удрянето във въздуха е най-практичният начин за забавяне. (И за да отговори на въпроса на Брайън, марсоходът Curiosity не е изключение от това; въпреки че използва малки ракети, за да се навърта, когато е близо до повърхността, първо използва въздушно спиране, за да хвърли по-голямата част от скоростта си.)

Както и да е, колко бързо е 8 км/сек?

Мисля, че причината за голямото объркване по тези въпроси е, че когато астронавтите са в орбита, изглежда не се движат толкова бързо; изглеждат сякаш се носят бавно по син мрамор.

Но 8 км/сек са мекотели бързо. Когато погледнете небето близо до залез слънце, понякога можете да видите как МКС преминава. и след това, 90 минути по-късно, вижте отново да мине. [6] Има някои добри приложения и онлайн инструменти, които ще ви помогнат да забележите станцията, заедно с други изрядни сателити. Любимият ми е ISS Detector, но ако търсите в Google, можете да намерите много други. За тези 90 минути той обиколи целия свят.

МКС се придвижва толкова бързо, че ако сте изстреляли пушка от единия край на футболно игрище, [7] и двата вида. Международната космическа станция може да пресече дължината на полето, преди куршумът да измине 10 ярда. [8] Този тип игра е законна в австралийските футболни правила.

Нека си представим как би изглеждало, ако вървите със скорост по земната повърхност с 8 км/сек.

За да разберете по-добре темпото, с което пътувате, нека използваме ритъма на песента, за да отбележим течението на времето. [9] Използването на песенни ритми, за да се измери изтичането на времето, е техника, използвана и в обучението по CPR, където песента „Stayin 'Alive“ е свикнала. да предположим, че сте започнали да свирите песента от 1988 г. на The Proclaimers, I'm Gonna Be (500 мили). Тази песен е около 131,9 удара в минута, така че представете си, че с всеки ритъм на песента се движите напред повече от две мили.

Във времето, необходимо за пеене на първия ред на припева, можете да вървите от Статуята на свободата чак до Бронкс:

Ще ви отнеме около два реда от припева (16 удара от песента), за да преминете Ламанша между Лондон и Франция.

Продължителността на песента води до странно съвпадение. Интервалът между началото и края на I'm Gonna Be е 3 минути и 30 секунди, [10] Въз основа на времето от официалния видеоклип в Youtube и ISS се движи е 7,66 km/s.

Това означава, че ако астронавт на МКС послуша I'm Gonna Be, във времето между първия ритъм на песента и последните редове .

. те ще са изминали точно около 1000 мили.