sr.llcitycouncil.org
Ваздухопловство

Шта спречава да свемирски бродови изгоре током поновног уласка?

Шта спречава да свемирски бродови изгоре током поновног уласка?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


Улазак астронаута у свемир изазива инжењере са невиђено тешким проблемима. Иако је летелица можда доказана током лансирања и трајања излагања свемиру, ипак мора да поднесе један од најзахтевнијих изазова од свих: поновно улазак. На крају мисије, свемирски бродови поново улазе у Земљину атмосферу док путују преко30.000 км / х. Невероватна брзина повратног возила сабија ваздух одоздо у врућу куглу плазме која окружује летјелицу. Да бисте астронауте безбедно довели кући, биће потребно да их заштитите од врућине која стигнехиљаде степени.

Опасности од поновног уласка

Археолози су одавно схватили да астероиди сагоревају падајући кроз атмосферу. Чињеница је деценијама уливала страх научницима док су се питали о могућности конструисања возила довољно снажног да издржи опасно окружење које поновно улазак ствара.

Један од највећих изазова који се намећу ваздухопловним инжењерима је развијање термозаштитног материјала који не постаје угрожен чак ни на температурама високим од 1.700 степени Целзијуса.

За спречавање превентивног сагоревања свемирских бродова користе се разни системи топлотне заштите (ТПС). Топлотни штит је примарна одбрана возила за поновно улазак од јаке врућине која пада док падају кроз атмосферу.

Несрећа

Једна од тешко научених лекција поновног уласка била је током фаталног лета Колумбије 1. фебруара 2003. Током лансирања, велики комад пене приближно величине актовке, почупао се и нанео одређену штету на плочи штита од топлоте на лево крило. Мисија је текла уобичајено док се током поновног уласка није догодила катастрофа. Прегрејана плазма је продрла у угрожено крило и брзо сагорела његову структуру. На несрећу, Цолумбиа је започела неконтролисани пад, што је довело до њеног распада. Тог дана живот је изгубило седам астронаута.

Међутим, несрећна несрећа натерала би НАСА да редизајнира свемирски шатл. Више од деценије касније, НАСА примењује лекције научене на свом новом броду,Орион.

Претходне технологије

Раним људским посадама, укључујући Меркур, Близанце и Аполон, није могло да се управља током поновног уласка. Свемирске капсуле следиле су балистичке повратне путање пре него што су се стрмоглавиле у океан.

Велики топлотни штитови израђени од фенолних епоксидних смола у низу саћа од легуре никла заштитили су капсуле током поновног уласка. Штитови су могли да поднесу невероватно високе брзине грејања, што је била велика потреба међу возилима за поновно улазак.

Месечеве мисије Аполон представљале су велику инжењерску препреку откако су се капсуле вратиле са Месеца и у атмосферу ушле више од 40.000 км / х. Топлотни штит је могао контролисати аблацију или сагоревање слоја угља како би заштитио доње слојеве. Иако је топлотни штит био ефикасан, било је неких критичних недостатака.

Штитови су били тешки и били су везани директно за возило. Штавише, нису се могли поново користити.

Можда најимпресивнији систем топлотне заштите (ТПС) припада оном орбитера Спаце Схуттле. Програм Спаце Схуттле захтевао је потпуно редизајнирани топлотни штит. Са невероватно дугим животним веком од 100 мисија, његова изолација не само да је требала добро функционисати, већ је требала бити и за поновну употребу. Његов инжењерски успех обезбедиће иновативне технологије које ће се применити у следећу генерацију свемирских програма.

Систем топлотне заштите Спаце Схуттле

У свемиру би Орбитер кружио светом 90 минута. Време од дана до ноћи видело би флуктуације температуре од -130 степени Целзијуса до скоро 100 степени Целзијуса, а камоли температуре поновног уласка.

Иако постоји много материјала који су довољно издржљиви да издрже силе поновног уласка, мало их може поднети топлоту. Током поновног уласка у Орбитер, његове спољне површине достигле су екстремне температуре до 1.648 ° Ц (3.000 ° Ф).

Упркос екстремној врућини коју доживљава ТПС, многи системи раде заједно како би одржали спољну кожу Орбитера испод 176 ° Ц (350 ° Ф). Иако спољне компоненте могу преживети стотине степени, алуминијумски рам може да издржи само температуре до највише 150 ° Ц. Температуре много изнад прага довешће до тога да оквир постане мекан и угрожен. Постојећи системи топлотне заштите осигуравају да конструкција ваздуха не прелази топлотну границу.

Материјали који се користе за одржавање Орбитера хладним

НАСА-ин први оперативни орбит, иначе познат као Колумбија, направљен је од четири примарна материјала. Материјали укључују ојачани угљеник-угљеник (РЦЦ), ниско- и високотемпературне плочице за површинску изолацију за вишекратну употребу (ЛРСИ и ХРСИ, респективно) и покриваче за површинску изолацију од поновљене употребе (ФРСИ).

Различити делови авиона доживљавају различите температуре и зато захтевају различите материјале. Делови најизложенији топлоти, укључујући нос и доњу страну Орбитера, направљени су од термички најотпорнијих материјала. Предње ивице захтевају додатно ојачан угљеник-угљенични премаз на врху високотемпературних изолационих плочица.

Остала подручја, укључујући већи део трупа авиона, била су покривена напредним флексибилним и поновним коришћењем покривачи за изолацију.

[Љубазношћу слике НАСА]

Све компоненте које долазе у контакт са спољном страном прекривене су превлакама са високом емисијом како би се осигурало да шатл одбија већи део топлотне топлоте. Иако разлика у боји такође игра виталну улогу.

Црно-беле плочице, иако сличне композицији, обављају различите задатке током поновног уласка. Беле плочице на горњој површини материјала задржавају високу топлотну рефлективност (тенденција да апсорбују минималну топлоту). Уместо тога, црне плочице су оптимизоване за максималну емисију која им омогућава да губе топлоту брже од белих плочица.

Како раде

Плочице које узимају већи део грубе силе током поновног уласка израђене су од аерогела од силицијум диоксида. Материјал који се користи са доње стране орбитера (познат као ЛИ-900) је 94 запремине ваздухачинећи га невероватно лаганим. Плочице су посебно дизајниране да издрже термички удар. ЛИ-900 је способан да се загреје на 1200 степени, а затим урони у хладну воду без оштећења. Иако оптимизација плочица мале густине и високе отпорности на удар доводи до компромиса у укупној чврстоћи.

Области високог напона захтевају робуснији материјал; Области високог напона захтевају робуснији материјал; проблем који је материјал касније решио ЛИ-2200. ЛИ-2200 плочице су модификоване да издрже већу силу. Иако јаче плочице имају и своје недостатке. Плоча ЛИ-2200 тежи 22 килограма по кубној стопи запреминске густине у поређењу са много лакшим ЛИ-900 са густином од само 9 килограма по кубику.

Поновни улазак у атмосферу данас

Иако астронаути већ неко време нису посетили Месец и иако је од тада напуштен програм свемирског шатла, астронаути рутински посећују ИСС да би извели експерименте и поправке. Иако су се свемирски бродови променили, технологије које их враћају кући задржавају исте принципе.

Свемирски брод Орион

Тренутни НАСА-ин опус магнум њихова је револуционарна свемирска летелица Орион. НАСА обећава да ће свемирска летелица одвести људе даље него икад раније, укључујући Марс. Иако је нова свемирска летелица захтевала потпуну ревизију система за поновно улазак.

Иако Спаце Схуттле има изванредан ТПС, инжењери су углавном напустили идеју термичких штитова за вишекратну употребу у корист јефтиних плочица за једнократну употребу, које се лако производе.

Капсула Орион неће клизити као некада Спаце Схуттле. Уместо тога, падобрани се користе како би се обезбедио сигуран повратак на Земљу. Орионов модул за посаду дизајниран је за повратак брзином већом од40.000 км / х.

Како Орион преживљава поновни улазак

Велика површина дна капсуле делује тако да прихвати тупу силу. Попут возила за повратак Аполло, Орионов топлотни штит је направљен тако да аблира (контролисано гори). Штит је довољно аеродинамичан да одржава стабилну путању лета, али довољно туп да успори спуштање до брзине од само 500 км / х.

Након постизања разумне брзине, неколико малих падобрана пречника нешто више од 2 метра успоравају летелицу за само 30 км / х. Одатле низ великих падобрана пречника7-метарараспоређени су како би успорили капсулу 200 км / х само 3 километра изнад површине Земље. Коначно, три масивна главна падобрана пречника 35 метара сваки успоравају брзину спуштања до преживеле брзине. Иако слетање није лепо.

Међутим, данашњи астронаути који раде тешки застрашујући посао ће унапредити човечанство да направе следећи гигантски скок. Ускоро ће мисије одвести људе далеко изван домета Земље да истраже планете са другог света.

Написао Маверицк Бакер


Погледајте видео: Porinuće Obalnog Ophodnog Broda - Brodosplit Novogradnja 540 - Croatia HD