О проблемах спуска.

топ 100 блогов gl-30120.11.2016 Спуск с орбиты экипажа осуществляется в спускаемых аппаратах (СА). Это достаточно сложное дело и я так  и не смог с ним разобраться.
СА представляемт собой капсулу, раньше шаровидной формы, а сейчас это напоминает колокольчик, хоть они и называют его фарой. На вкус и на цвет, как гритца, пусть будет фара.
О проблемах спуска.
Стрелками указан замурованный люк аварийного катапультирования. Потому, что парой минут раньше в ролике он открыт и радостно блестит на солнышко:
О проблемах спуска.
как видим, даже трава не сгорела от пиропатронов. Полностью ролик здесь: https://www.youtube.com/watch?v=HZ9hwvg8_wk
Космонавты выбираются  из  того же отверстия, из которого вышел парашют. Выбираются сразу, шарик уже остыл. Так-то, даже чугунный утюг оставит волдырь на коже, но не двухтонный металлический шар, только что нагретый до тысяч градусов. Ну, да ладно. Вообще-то, я хотел показать только форму СА.

Так вот форма. Почему отказались от первоначальной формы шара?
Плоско-выпуклая форма днища позволяет осуществлять спуск не по баллистической траектории, а используя подъёмную силу.
Для чего это нужно?
Как я уже говорил, спуск с орбиты, едва ли не самое трудное во всей этой истории. Необходимо учитывать сразу несколько взаимоисключающих факторов. Чем круче угол входа в атмосферу, тем выше перегрузки. У меня нет данных по земной атмосфере, но на примере аппаратов, спускаемых на Венеру, можно примерно представить себе уровень сложности задачи. Известно, что первые аппараты заходили под углами 62-65гр., а перегрузки при этом достигали 450g.То есть каждый элемент станции, каждый винтик, каждый проводок становился тяжелее в 450 раз. Ни о каком спуске людей, как вы понимаете, речи не идёт даже близко.
Но проблема в том, что сделать спуск более пологим тоже нельзя! Чем длиннее спуск, тем больше времени на разогрев СА. Тем выше требования к термозащите, тем выше её вес, тем меньше надёжность.
Мы будем разбирать этапы спуска медленно. Пытаясь разобраться в хитросплетениях. Как сильно разогревается СА при заходе в плотные слои?
Считается, что на нагрев самого СА приходится 1-2% от всей мощности нагрева. Я не знаю, как это можно было знать заранее, поэтому будем считать, что Гагарину просто повезло. Вот повезло и всё тут, ибо есть вещи, которые познаются исключительно опытным путём. Остальной объём энергии расходуется на нагрев воздуха вокруг и переизлучении его в другие стороны. Стыдливо замалчивается при этом, что львиная доля этого переизлучения всё равно должна бы вернуться к СА, но что есть, то есть.
Входя в атмосферу, капсула начинает толкать воздух, организуя перед собой мощную ударную волну. Поток обтекаемого воздуха сильно ионизирован и, начиная с эпицентра волны, плазменное одеяло полностью накрывает СА. В этот момент он недоступен для радио или телесвязи. И даже для визуального наблюдения - вы просто видите метеорит, типа челябинского и всё. Не верьте роликам из кабины СА, где счастливые космонавты тыкают в клавиатуру и троллят статистов в ЦУПе - ничего этого не может быть в принципе.

С какой высоты начинаются плотные атмосферные слои? Вот это очень интересный вопрос.
Я попробовал вырезать у Кифы Васильевича (тм) этот замечательный кусочек: http://www.falsehood.me/home/1/1-3-gagarin

Плотность воздуха на высоте 50 км - 0.001 кг/м³. Сечение СА - 2.3 м. За одну секунду СА пролетит горизонтально порядка 16 000 м³. Т.е. на его массу 2.27 тонны подействует импульс силы в 16 кГ.
Может ли этот импульс хоть как-то затормозить СА?! Для двукратной перегрузки требуется импульс в 4 тонны! На высоте 20 км плотность воздуха 0.089 кг/м³ - уже 1.4 тонны. Но еще мало.
На высоте 10 км плотность воздуха 0.414 кг/м³ - уже 6.6 тонны. Тройная перегрузка, замечательно! Вот только действует она всего 10 секунд - пора катапультироваться через 3 км. И сколько сбросим за 10 секунд - 300 м/сек?! Да, такая перегрузка нужна на 4 минуты. Но где ж их взять?

Теперь вы понимаете весь набор вводных?!
вернёмся снова к известной картинке, воспроизведённой мной в предыдущей заметке:
О проблемах спуска.
Как видим, у нас есть 7(семь) с небольшим минут, чтобы погасить скорость с 7800м/сек до 100м/сек. Причём, основная потеря скорости должна произойти на последних 10-15 км, в которые мы войдём при скорости... ну, пусть будет 5км/сек. То есть, если бы атмосферы не было, то капсула прошила  это расстояние за 3 секунды. Просто посчитайте до трёх, а потом представьте себе, что за это время надо затормозить тело весом 2.2 т с 5 км/сек практически до остановки. Вот такая задача. И чтоб все живы остались, конечно.
А до этой высоты, вы можете хоть на голову встать - у вас всё равно нет достаточной плотности.
Это всё очень напоминает историю со строительством Исаакия. Когда им сказать нечего,  то они говорят, что он строился 40лет. Предполагается, что это что-то меняет. Главное, задрать глаза глубокомысленно и наморщить лоб.

Позволю напомнить особо экзальтированным про челябинский метеорит.  Он тоже входил по баллистической траектории. Последние секунды его жизни вы все видели в роликах и по КисельТВ. Ну чо? Он ведь зримо тормозил, да? Вот, как вошёл, так сразу же и остановился, правда? Хоть сейчас на парашют или прапорщиком в армию(с)
То есть не за что цепляться и тормозить. Необходимая плотность воздуха, обеспечивающая торможение, расположена очень низко и её физически не хватает.
Ну и напоследок, космонавт Валерий Поляков смотрит из иллюминатора станции "Мир" во время стыковки с шаттлом "Discovery" (NASA) и передаёт вам пламенный привет с орбиты!
О проблемах спуска.

По мотивам:
http://falsehood.my1.ru/forum/2-109-1
http://911tm.9bb.ru/
http://pandia.ru/text/77/479/14321.php
https://otvet.mail.ru/question/17720200
https://otvet.mail.ru/question/73593763
http://yourtutor.info/%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%87%D1%91%D1%82-%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%B7%D0%BA%D0%B8

Оставить комментарий

Предыдущие записи блогера :
13.11.2016 Антарктида
Архив записей в блогах:
Здравствуйте уважаемые. Читая недавно мемуары К.К. Рокоссовского я наткнулся на один любопытный момент. Собственно говоря вот: "Неравное соотношение сил было зимой 1942 года и на сухиничском направлении. Можно представить, какие трудности мы переживали и какая тяжелая ответственность ...
Вот  все хотел вас спросить:?вы пасту из тюбика выдавливаете всю-всю-всю ...
Совсем недавно в блоге был пост о пропавших безрековых посылках из Англии. Выяснилось, что явление имеет массовый характер. Сегодня предлагаю вам мнение работника «Почты России», который занимается международными почтовыми отправлениями в одном российском городе. Сразу скажу, что ...
Кто делал покупки в Нет-а-Порте. Расскажите, как это было? Имеет смысл при нынешней амнистии с пошлинами? Могу сказать, что благодаря Нет-а-Порте я с'экономила на митенках Сони Рикель. Нашла дивные митенки. Понравились оба цвета. Стоят 130 евро. ...
Посмотрите на эту миловидную девушку. Так она выглядела до того, как начала колоться винтом. Деградация затронула ее очень быстро, да так серьезно, что ее последние фотографии не имеют ничего общего с первыми ...       Это фото ...