¿Es el descenso motorizado desde la órbita un método viable de reingreso en cuerpos con atmósfera?

Más o menos como dice el título. Más allá de un simple retroquemado (uno o más) para caer en picado sin energía a la atmósfera, existe alguna forma de descenso motorizado, un método viable de reingreso desde la órbita en cuerpos celestes que tienen una atmósfera, como la Tierra, Marte o las lunas de los gigantes gaseosos. ? ¿Cuáles son las limitaciones de tal enfoque?

Estoy pensando principalmente en altitudes iniciales correspondientes a órbitas similares a la órbita terrestre baja y superiores, incluidas las órbitas de transferencia desde otros lugares. No estoy preguntando sobre el aterrizaje (o simplemente el desprendimiento de trayectoria balística parcial sin motor) a partir de altitudes donde todavía hay una atmósfera apreciable.

Para los propósitos de esta pregunta, considere perfiles de misión y tecnología razonablemente modernos; misiones lanzadas quizás alrededor del año 2000 más o menos y más tarde. Una perspectiva histórica es buena, pero no es el enfoque principal de esta pregunta.

¿Qué sistemas estás tratando de evitar? Si desea evitar solo los desaceleradores desplegables, por ejemplo, los paracaídas, esa es una respuesta. Si también está tratando de evitar los escudos térmicos (no estoy seguro de por qué), entonces esa es una respuesta muy diferente.
@MarkAdler Tenía curiosidad sobre todo si es un método viable. El descenso a toda potencia es una opción obvia en cuerpos sin atmósfera, lo que me hizo sentir curiosidad por la posibilidad de hacerlo en cuerpos con atmósfera. A juzgar por las respuestas publicadas hasta ahora, la respuesta se reduce a (lo que más o menos esperaba) "seguro que puedes hacerlo, pero aparte de los casos de nicho, ¿por qué lo harías?".
En un cuerpo sin atmósfera, se inicia un descenso a toda potencia a unos pocos kilómetros de la superficie. Simplemente no puedes hacer eso en un cuerpo con una atmósfera, ya que para entonces ya habrás pasado por la mayor parte. Hubieras necesitado un escudo térmico para sobrevivir a eso y, por cierto, la resistencia te redujo la velocidad reduciendo tu velocidad, bastante incluso en Marte, en comparación con esa misma altitud sin atmósfera. Así que no sé lo que te estás imaginando como un descenso motorizado.
¿Va a intentar "aterrizar" efectivamente en la parte superior de la atmósfera a una velocidad relativamente baja y luego continuar bajando a una velocidad constante cerca de la superficie?

Respuestas (4)

El descenso aerodinámico (toboganes, globos, alas, cuerpos de elevación, etc.) generalmente es mucho más eficiente en peso que el descenso motorizado, por lo que casi siempre lo usará para la mayor parte de su desaceleración para salir a la superficie en una atmósfera.

Sin embargo, hay dos grandes factores que hacen que el descenso motorizado sea atractivo como complemento de los sistemas aerodinámicos:

  • Aterrizajes de precisión. Una vez que se abre un paracaídas, tienes un control limitado sobre dónde aterrizas; Las alas pueden llevarte a donde quieras ir, pero incurren en importantes penalizaciones de peso. Usar un cohete para la última parte del descenso puede brindarle un control más preciso del lugar de aterrizaje, como con el Falcon 9R.
  • Atmósferas finas. Marte no tiene suficiente atmósfera para hacer que un descenso puramente aerodinámico sea práctico para los grandes módulos de aterrizaje; Curiosity necesitaba una grúa aérea propulsada por cohetes para descender de forma segura.
Acepto esta respuesta porque dice por qué el descenso motorizado no es más común, así como enumera situaciones en las que uno podría querer usar un perfil de misión de descenso motorizado. La respuesta de GdD que explica con más detalle por qué no es práctico en muchos casos también es una buena OMI.

Suponiendo que está preguntando si podría usar un reingreso motorizado en lugar de un sistema de protección térmica (también conocido como escudo térmico) en el reingreso, entonces es teóricamente posible, sin embargo, es totalmente poco práctico. De lo que estás hablando es esencialmente de un lanzamiento inverso, que reduce la velocidad de un cohete desde velocidades orbitales hasta cero relativo en la superficie de la tierra. Se necesita una gran cantidad de energía para poner algo en órbita y se necesitará una gran cantidad de energía para aterrizarlo, por lo que un cohete de aterrizaje tendría que ser grande. En primer lugar, sería increíblemente costoso poner en órbita una carga útil como esa. Si la Tierra no tuviera atmósfera, sería mucho más difícil realizar vuelos espaciales tripulados.

Los escudos térmicos y los paracaídas son una forma extremadamente eficiente de volver a entrar, obtienes mucho efecto con muy poco peso. Es por eso que todavía están en uso, simplemente no hay nada mejor.

Habría aceptado esto también si fuera posible aceptar más de una respuesta. Su respuesta y la de Russell Borogove forman un par muy bueno que cubre todos los aspectos que esperaba que cubrieran las respuestas al hacer mi pregunta. Tal como está, tendrás que conformarte con un voto a favor.

Hay una serie de sistemas que se han utilizado que esencialmente usan un escudo térmico y cohetes para reducir la velocidad, no paracaídas o sistemas similares. El escudo térmico actúa como protección durante la fase de reingreso. Entrar en la atmósfera te ralentizará, sin importar lo que hagas. Luego se utilizan cohetes para terminar el trabajo, por así decirlo.

Tierra:

  • El Dragon V2 planea usar esta forma de reingreso.

Marte

  • Viking 1 y 2 emplearon sistemas similares
  • Se han propuesto misiones humanas a Marte utilizando esta técnica, ya que es el único método conocido para aterrizar grandes cantidades de carga útil en Marte.
La Soyuz también usa un cohete de "aterrizaje suave" similar al final de su aterrizaje, aunque después de un paracaídas.

Un escudo térmico y un paracaídas son intentos de usar la atmósfera para llevar el vehículo a su velocidad terminal.

En la Tierra, eso es suficiente para que algo como Dragon V2 necesite solo cantidades bastante pequeñas de combustible y motores de tamaño razonable (SuperDraco) para reducir la velocidad final.

La utilidad de un paracaídas/escudo térmico depende de la velocidad terminal que obtenga el vehículo debido a la forma y la densidad atmosférica.

De lo contrario, necesita una cantidad excesiva de combustible para que ese paso final disminuya la velocidad. Eventualmente eso se vuelve insostenible.

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