¿Cómo Vuelven Las Naves Espaciales A La Atmósfera Terrestre?

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El reingreso de la nave a la tierra es un proceso difícil. Averigüe cómo funciona el reingreso de naves espaciales y por qué es probable que las naves se quemen al reingresar.

-Lanzar una nave espacial en el espacio es una cosa. B-sonando de vuelta es otra.

La reentrada de naves espaciales es un asunto complicado por varias razones. Cuando un objeto entra en la atmósfera de la Tierra, experimenta algunas fuerzas, incluyendo gravedad y arrastrar. La gravedad, naturalmente, tirará de un objeto a la tierra. Pero la gravedad sola causaría que el objeto cayera peligrosamente rápido. Afortunadamente, la atmósfera de la Tierra contiene partículas de aire. A medida que el objeto cae, golpea y frota contra estas partículas, creando fricción. Esta fricción hace que el objeto experimente arrastre, o resistencia del aire, lo que ralentiza el objeto a una velocidad de entrada más segura. Lea más sobre estos factores en "¿Qué pasa si tiré un centavo del Empire State Building?"

meteoro entrando en la atmósfera de eath


Pete Turner / Colección Stone / Getty Images
Los objetos que entran en la atmósfera de la Tierra se enfrentan a un duro viaje. Ver más imágenes de naves espaciales y transbordadores espaciales.
Sin embargo, esta fricción es una bendición mixta. Aunque provoca arrastre, también provoca calor intenso. Específicamente, los transbordadores enfrentan temperaturas intensas de aproximadamente 3000 grados Fahrenheit (aproximadamente 1649 grados Celsius) [fuente: Hammond]. Cuerpo romo diseño Ayuda a aliviar el problema del calor. Cuando un objeto, con la superficie de forma roma hacia abajo, regresa a la Tierra, la forma roma crea una onda de choque delante del vehículo. Esa onda de choque mantiene el calor a una distancia del objeto. Al mismo tiempo, la forma roma también retarda la caída del objeto [fuente: NASA]. El programa Apollo, que movió varias naves tripuladas desde el espacio durante los años 60 y 70, cubrió el módulo de comando con un especial ablativo Material que se quemó al reingresar, absorbiendo el calor.

A diferencia de los vehículos Apollo, que fueron construidos para un solo uso, los transbordadores espaciales son vehículos de lanzamiento reutilizables (RLV). Entonces, en lugar de utilizar simplemente material ablativo, deben incorporar aislamiento duradero. En la página siguiente, profundizaremos en el proceso moderno de reingreso para los transbordadores.

La desaparición del satélite
Los satélites no tienen que permanecer en la órbita de la Tierra para siempre. Los viejos satélites a veces vuelven a caer a la Tierra. Debido a las duras condiciones de reingreso, pueden quemarse severamente en su camino hacia abajo. Sin embargo, algunos de ellos pueden sobrevivir a la caída y golpear la superficie de la Tierra. En caídas controladas, los ingenieros manipulan los sistemas de propulsión en un satélite para hacer que caiga en un lugar seguro, como el océano.

El descenso de un transbordador espacial

Reingresar a la Tierra es todo acerca de actitud controlar. Y no, esto no significa que los astronautas deben mantener una actitud positiva (aunque siempre es útil). Más bien, se refiere al ángulo al que vuela la nave espacial. Aquí está una descripción de un descenso de la lanzadera:

  1. Dejando la órbita: Para reducir la velocidad de la nave desde su velocidad de órbita extrema, la nave da vueltas y en realidad vuela hacia atrás durante un período de tiempo. Los motores de maniobra orbital (OMS) luego empujaron la nave fuera de órbita y hacia la Tierra.
  1. Descenso a través de la atmósfera.: Una vez que está fuera de órbita, el transbordador gira de nuevo por la nariz y entra a la atmósfera boca abajo (como un flop) para aprovechar el arrastre con su fondo romo. Las computadoras tiran de la nariz hasta una ángulo de ataque (ángulo de descenso) de unos 40 grados.
  1. Aterrizaje: Si has visto la película "Apollo 13", puedes recordar que los astronautas regresan a la Tierra en su módulo de comando y aterrizan en el océano donde los rescatistas los recogen. Los transbordadores espaciales de hoy se ven y aterrizan mucho más como aviones. Una vez que la nave baja lo suficiente, el comandante toma las computadoras y desliza la lanzadera a una pista de aterrizaje. A medida que se desplaza por la franja, despliega un paracaídas para ralentizarlo.

Las alas del transbordador espacial llevan el borde y la nariz.


NASA
Los bordes delanteros y la nariz de la lanzadera utilizan material RCC.

El viaje de regreso a la Tierra es caliente. En lugar de los materiales ablativos que se encuentran en la nave espacial Apollo, los transbordadores espaciales de hoy tienen materiales especiales resistentes al calor y baldosas aislantes que pueden soportar el calor de reentrada.

  • Carbono reforzado Carbono (RCC): Este material compuesto cubre la nariz y los bordes del ala, donde las temperaturas son más cálidas. En 2003, el RCC de Columbia se dañó durante el despegue, lo que provocó que se quemara al volver a entrar, matando a los siete miembros de la tripulación.
  • baldosas de aislamiento roto


    NASA / Space Frontiers / Hulton Archive / Getty Images

    En esta imagen, los trabajadores de la NASA muestran dónde el Columbia sufrió daños durante su primer vuelo.

    Aislamiento de superficie reutilizable a alta temperatura (HRSI)-: Estas baldosas de sílice negras se encuentran en la parte inferior de la lanzadera y en otros lugares que pueden alcanzar los 2,300 grados Fahrenheit (1,260 grados Celsius).
  • Aislamiento de compuesto refractario fibroso (FRCI): Estos azulejos negros han reemplazado a los azulejos HRSI en muchos lugares porque son más fuertes, más ligeros y más resistentes al calor.
  • Aislamiento de superficie reutilizable a baja temperatura (LRSI): Estas baldosas de sílice blanca son más delgadas que las baldosas HRSI y protegen varias áreas de temperaturas de hasta 1,200 grados F (649 grados C).
  • Aislamiento de superficie reutilizable flexible avanzado (AFRSI): Hecho de tela de vidrio de sílice, estas mantas exteriores se instalan en la parte superior delantera de una lanzadera y soportan temperaturas de hasta 1,500 grados F (816 grados C).A lo largo de los años, estos se han hecho cargo de gran parte del material de LRSI en una lanzadera.
  • Aislamiento de superficie reutilizable de fieltro (FRSI): Este material mantiene temperaturas de hasta 700 grados F (371 grados C) y está hecho de fieltro Nomex blanco tratado térmicamente (un material utilizado en la ropa protectora de los bomberos).

Eche un vistazo a los enlaces en la página siguiente para obtener más información sobre los desafíos planteados por la exploración espacial.

Recordatorios amargos
Así como el desastre del Challenger en 1986 nos recordó cuán arriesgados son los lanzamientos de transbordadores, el desastre de Columbia nos recordó lo peligroso que es volver a entrar en la atmósfera. En 2003, el transbordador espacial Columbia y sus siete tripulantes se quemaron cuando regresaban a la Tierra. Después de la investigación, la NASA descubrió que el daño en el ala izquierda (que en realidad ocurrió durante el despegue), dejó entrar el aire caliente al volver a entrar y causó que la lanzadera perdiera el control y se quemara.

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Más grandes enlaces

  • NASA
  • Centenario de vuelo de los Estados Unidos
  • Space.com

Fuentes

  • Cuk, Matija, Dave Rothstein, Britt Scharringhausen. "¿Por qué las naves necesitan que los escudos de calor regresen a la Tierra pero no se vayan?" Departamento de Astronomía de la Universidad de Cornell. Enero 2003. (9 de mayo de 2008)
    //curious.astro.cornell.edu/question.php?number=448
  • Día, Dwayne A. "Tecnología de reingreso de vehículos". Comisión del centenario de vuelo de los Estados Unidos. (9 de mayo de 2008)
    //centennialofflight.gov/essay/Evolution_of_Technology/
    reingreso / Tech19.htm
  • Dumoulin, Jim. "Space Shuttle Orbiter Systems". Centro Espacial Kennedy de la NASA. (9 de mayo de 2008)
    //science.ksc.nasa.gov/shuttle/technology/sts-newsref/sts_sys.html
  • Hammond, Walter Edward. "Metodologías de diseño para sistemas de transporte espacial". AIAA, 2001. (9 de mayo de 2008)
    //books.google.com/books?id=uxlKU3E1MUIC&dq=Design+
    Metodologías + para + Espacio + Transporte + Sistemas & as_brr = 3 &
    cliente = firefox-a & source = gbs_summary_s & cad = 0
  • Jacobson, Nathan S. "Caracterizado como Carbón Reforzado / Carbono Caracterizado". NASA. Julio de 2005. (9 de mayo de 2008)
    //grc.nasa.gov/WWW/RT/2004/RM/RM01D-jacobson1.html
  • NASA. "Aventuras con Apolo". Centro de Investigaciones Ames. (9 de mayo de 2008)
    //nasa.gov/centers/ames/news/releases/2004/moon/
    adventure_apollo.html
  • NASA. "HSF - The Shuttle: Entry". NASA. 13 de febrero de 2003. (9 de mayo de 2008)
    //spaceflight.nasa.gov/shuttle/reference/shutref/events/entry/
  • Pete-Cornell, M. Elisabeth. "Seguridad del sistema de protección térmica del transbordador espacial Orbiter: análisis cuantitativo y factores organizativos". Informe a la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio, diciembre de 1990. (9 de mayo de 2008)
    spaceflight.nasa.gov/shuttle/archives/sts-107/investigation/tps_safety.pdf

Suplemento De Vídeo: Maxi Romero Reentrada a la atmosfera abordo del Columbia.




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