چطور يك فضاپيما به زمين برمي‌گردد

واضح آرشیو وب فارسی:باشگاه خبرنگاران جوان: چطور يك فضاپيما به زمين برمي‌گردد
حقيقت دارد كه يك فضا پيما كه زاويه فرود آن به جو زمين، شيب تندي دارد، به هنگام فرود دچار سانحه مي‌شود؟

به گزارش سرويس علمي،‌ پزشكي باشگاه خبرنگاران؛ براي پاسخ به اين سؤال بايد بدانيم كه هر شيء هنگام بازگشت به جو زمين يا هر سياره ديگر براي اينكه با موفقيت فرو بنشيند، لازم است زاويه فرودي با شيب خيلي كم داشته باشد.

در چنين فرودي پايين‌ترين وبالاترين حدود به وسيله مسير پرواز فضا پيما، ميزان كاهش سرعت آن و گرمايش آيروديناميكي ايجاد شده از برخورد شيء با لايه‌هاي اطراف، تعيين مي‌شود.

مسير پرواز يك فضا پيما به هنگام بازگشت به زمين، تا اندازه‌اي به نوع مداري كه شيء براي رسيدن به زمين طي مي‌كند، بستگي دارد.

اين مسير، مداري با اهميت است، چرا كه مشخص مي‌كند فضا پيما در اولين برخوردش با جو زمين، با چه سرعتي مدار را طي مي‌كند. به‌عنوان مثال، سرعت فضا پيما‌‌ها به هنگام چرخش به دور زمين، 27360 تا 28970 كيلومتر در ساعت است كه معمولا با همين سرعت زياد نيز وارد لايه‌هاي بالايي جو مي‌شوند.

حتي برخي فضا‌پيماها با سرعت فراتر از اين نيز مدار زمين را مي‌پيمايند و به جاي قرارگرفتن در مدار دايره‌اي، مدارهاي سهمي را طي مي‌كنند. اين امر موجب سرعت بيشتر آنها به هنگام بازگشت به زمين مي‌شود.

مسير‌هاي برگشت

يك فضا‌پيما چه حامل سرنشين باشد و چه بدون سرنشين باشد، براي بازگشت به جو زمين، 3راه بيشتر پيش رو ندارد: استفاده از مسير بالستيك، حركت با موتور خاموش (سرخوردن) و حركت با شتاب.

تفاوت اصلي ميان اين مسيرها به اختلاف مسافت اولين نقطه برخورد فضاپيما با جو زمين و نقطه‌اي كه سپس در آن فرود مي‌آيد، بستگي دارد. اين مسافت تا حد زيادي با مقدار نيروي برآيي كه فضا‌پيما به هنگام پيمودن جو زمين توليد مي‌كند رابطه دارد.

بالستيك:

به‌طور معمول اكثر فضا‌پيما‌ها به هنگام ورود به زمين ، يك مسير بالستيك را مي‌پيمايند.

در اين صورت در هنگام ورود، فضا پيما نيروي بالا‌برنده آيرو ديناميكي كمي توليد مي‌كند، به‌طوري كه نسبت نيروي برآ به نيروي پسا كمتر از عدد يك است.

چنين فضا‌پيمايي به جاي آنكه به داخل جو زمين غوطه ور شود بر اثر نيروي جاذبه زمين و نيروي برآ، پايين مي‌آيد.

تساوي 2 نيروي پسا و برآ باعث مي‌شود تا سرعت فضا‌پيما كاهش يابد و چترهاي نجات آن براي يك فرود آرام باز شود.

نقطه فرود فضاپيما روي زمين با توجه به شرايط فضا‌پيما و مختصات آن به هنگام ورود اوليه‌اش به جو زمين تعيين مي‌شود.

در اين شرايط فضاپيما هيچگونه كنترلي بر مسير خود به هنگامي كه مدار زمين را ترك مي‌كند و جهت ورود به زمين، وارد مسير بالستيك مي‌شود، ندارد.

سر خوردن:

يك شيوه بازگشت به زمين، ورود به جو زمين با موتور خاموش است كه در آن فضا‌پيما در ميان لايه‌هاي جوي شبيه به يك هواپيما پرواز مي‌كند.

فضا‌پيما با زاويه حمله بالا وارد اتمفسر مي‌شود و نيروي بالابرنده برآ توليد مي‌كند. در چنين حالتي نسبت نيروي برآ به نيروي پساي فضاپيما بيشتر از 4 است كه به آن اجازه مي‌دهد تا از يك سفينه با مسير بالستيك پايين‌تر بيايد.

مزيت عمده اين روش اين است كه سرنشين به مراتب كنترل بيشتري روي مسير پروازي دارد و مي‌تواند مركز فرود خود را انتخاب كند. به‌علاوه سفينه ممكن است به‌طور نمونه در يك شاهراه سالم فرود بيايد و دوباره مورد استفاده قراربگيرد.

ورود با شتاب:

يك انتخاب ديگر براي ورود به جو كه كمتر مورد استفاده قرار مي‌گيرد و تركيبي از هر دو روش بالستيك و سرخوردن است، روش ورود با شتاب است.

در اين حالت، ابتدا فضاپيما با قسمت‌هاي بالايي جو تماس پيدا مي‌كند كه در نتيجه همين تماس نيروي پساي ايجاد شده، تا اندازه‌اي فرود فضاپيما را آهسته مي‌كند.

با وجود اين، نسبت نيروي پسا به نيروي برآ كه توليد مي‌شود ، بين يك و4 است. از اين نيروي برآ، براي خروج دوباره از جو استفاده مي‌شود.

اين فرايند براي چند بار تكرار مي‌شود. به‌طوري كه فضا پيما همانند سنگي كه باشتاب روي سطح آب حركت مي‌كند، وارد لايه‌هاي بالايي جو مي‌شود.

اين ورود با شتاب به تدريج حركت فضا‌‌پيما را كند مي‌كند تا زماني كه بتواند به سلامت وارد جو شود. در اين زمان فضا‌پيما براي فرود، مسيري بالستيك را طي مي‌كند.

جذابيت اين شيوه در اين است كه فضاپيما مي‌تواند نسبت به 2شيوه قبل در ارتفاع به مراتب پايين‌تري حركت كند.

اما عيب عمده اين روش اين است كه به‌طور قابل ملاحظه‌اي با مسئله افزايش گرماي آيروديناميكي مواجه است.

چرا كه در هنگام ورود سريع به جو ، گرماي ناشي از اصطكاك در حد وسيعي بالا مي‌رود و براي محافظت از فضاپيما نياز به حفاظ سنگين تري است.

صرف‌نظر از شيوه پروازي انتخاب شده جهت ورود به جو زمين، نبايد سرعت فضاپيما به هنگام ورود سريعا كاهش يابد يا فضا پيما بيش از اندازه گرم شود.

مجموع اين عوامل نقش تعيين‌كننده‌اي در تعيين ميزان شيب لازم يك شيء براي ورود به جو و فرود سالم ايفا مي‌كنند.

مواردي كه اگر به درستي محاسبه و رعايت نشوند، حتي ممكن است موجب متلاشي شدن فضاپيما و آتش گرفتن آن هنگام ورود به جو شوند./ح

جمعه|ا|26|ا|اسفند|ا|1390

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: باشگاه خبرنگاران جوان]

[مشاهده در: www.yjc.ir]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 169]