¿Las cápsulas que vuelven a entrar siempre hacen un ka-boom que hace temblar la Tierra y se ven como una bola de fuego si es de noche? ¿Hora y epicentro predecibles con información pública?

SpaceX disfruta de la prensa.

Entonces, los eventos inesperados que aparecen en las noticias son buenos para ellos.

26 de marzo de 2021:

2 de octubre de 2021:

Preguntas:

  1. ¿Las cápsulas que vuelven a entrar siempre hacen un (un ka-) boom que hace temblar la Tierra...
  2. ... y siempre se ven como una bola de fuego si vuelven a entrar por la noche?
  3. ¿Se puede predecir la hora y el epicentro con información disponible públicamente?

Para el n.° 3, en función de los TLE de la ISS, varias advertencias de tráfico marítimo y aéreo y otros datos publicados, ¿podría hacerse una predicción razonable de estos eventos para que la gente pudiera buscarlos o escucharlos?

¿Es la pregunta 2 una pregunta seria?
@OrganicMarble sí, es una pregunta seria. Ciertamente son brillantes localmente (por ejemplo, mirando por la ventana de la cápsula), pero no sé si siempre aparecen tan brillantes que parecerían "bolas de fuego" para un observador en el suelo. Simplemente no sé lo suficiente acerca de las reentradas, los escudos térmicos y la producción de luz para estar seguro de que todos los rincones de la envoltura son "brillantes como una bola de fuego" cuando se ven desde la Tierra. Estoy llegando a 2,5 kilopreguntas aquí en Space SE, ¿ hay alguna evidencia de que he hecho una pregunta no seria?
Bueno, ahora hay.
@OrganicMarble no, no lo hay, y acabo de explicar por qué. El post de preguntas es serio. Soy la persona que puede determinar eso. ¿Supongo que crees que la respuesta es obvia? Si es así, ¿ puede apoyar una respuesta?
@uhoh: creo que hay una pregunta muy real en el punto dos, pero no estoy seguro de la redacción actual, espero que el diseño del escudo térmico desempeñe un papel aquí. Los escudos térmicos ablativos/quemados completos producirían un rastro diferente de partículas sólidas calientes que el reingreso al estilo de un transbordador espacial que, en teoría, solo deja un rastro de atmósfera caliente. Entonces, un regreso de spaceX puede ser más visible que el transbordador espacial. Sin embargo, no estoy seguro de cómo redactar eso para una pregunta de stackX, ya que ambos tipos harían una 'bola de fuego' y se verían similares si las personas usan diferentes zooms en busca de una composición agradable.
@GremlinWranger está bien, genial. A los efectos de esta pregunta sobre la predicción de explosiones sónicas y bolas de fuego, la respuesta podría ser simplemente "será variable y dependerá de..." El objetivo es establecer si tal predicción es posible y, de ser así, qué variables deberían entrar en él Tal vez esa sea una mejor redacción. Lo pensaré, tal vez se pueda reformular toda la pregunta. Siéntase libre de editar si tiene alguna idea al respecto. El objetivo general, como siempre, es proporcionar un vehículo para la generación de respuestas.
@uhoh: algunas búsquedas de imágenes y videos parecen sugerir que tanto el transbordador espacial como el dragón de la tripulación se ven similares: un punto brillante estable que se mueve constantemente y deja un largo rastro que cubre la mayor parte del cielo, solo las reentradas de la segunda etapa producen lo que yo llamaría un 'bola de fuego' con múltiples puntos brillantes, parpadeo y cosas que claramente 'no están bien'. Entonces, la posible respuesta aquí es que 'ni el dragón de la tripulación ni el transbordador espacial (cuando funcionan correctamente) hacen una bola de fuego'. Mucha semática, aunque puede ser útil separar el quemado de la segunda etapa del reingreso.
Para objetos del tamaño de los actuales objetos hechos por el hombre, la salida de luz total será básicamente lineal con la masa, independientemente de la naturaleza del objeto. Sin embargo, un objeto que explota porque el flujo de aire lo desgarró producirá la luz mucho más rápido (y por lo tanto será temporalmente mucho más brillante) que un objeto diseñado para el reingreso que descarga su energía a una distancia mucho mayor.

Respuestas (1)

Respuesta parcial que aborda el tercer trimestre para las misiones SpaceX Dragon2. ¿ Aprovechamiento extenso de mi respuesta al perfil de vuelo de reingreso de Dragon? & mi respuesta a ¿Cuál es el procedimiento de reacondicionamiento del escudo térmico para una cápsula Dragon de la tripulación? .

Hay 7 sitios normales de amerizaje, todos ubicados cerca del norte de Florida para vuelos tripulados:

miras de amerizaje

No están lo suficientemente separados como para justificar la distinción al considerar la precisión relativamente baja de mi modelo de "sillón".

Dada la inclinación de 51,6° de la ISS, hay 2 rutas posibles que podría tomar una Crew Dragon que regresa, norte (izquierda) y sur (derecha):

pista norte pista sur

(Trabajo personal)

La pista de elección para un tiempo de amerizaje determinado se puede inferir mediante el uso de TLE de la ISS para generar un gráfico de seguimiento en tierra de "órbita completa" en la época de amerizaje (no se necesita SGP4, ¡los elementos medios son suficientes!). Luego, simplemente vea de qué manera la pista de tierra cruza el norte de Florida:

CRS-23 ISS "pista de tierra"(Trabajo personal, ejemplo CRS-23)

Sé que la misión Demo-2 usó la vía sur , y algunos trabajos de TLE crudos (como el anterior) muestran que Crew-1 y Crew-2 usaron la vía sur, mientras que CRS-23 (el ejemplo del 2 de octubre en la pregunta) usó la vía norte como se muestra arriba. Tenga en cuenta que, incluso con 5 días de antelación, es fácil ver qué pista se va a utilizar .

Creo que es seguro asumir que cuanto mayor sea el calentamiento de reentrada instantáneo, más luminosa aparecerá la cápsula en el cielo (al menos es una buena aproximación). Aquí está la trayectoria de entrada donde la tasa de calentamiento se expresa como un color utilizando el mapa de colores "caliente" de MATLAB (más claro = más caliente, escala lineal):

norte caliente caliente del sur

(Trabajo personal, calefacción estimada desde aquí )

Esto parece prometedor teniendo en cuenta los informes de noticias de Alabama y Georgia que se dan en la pregunta y el brillo máximo que se produce en esos estados. Aquí hay un gráfico de calentamiento VS altitud, cuanto más alta esté la cápsula, más lejos debería ser visible desde:

calor vs alt(Trabajo personal)

El tiempo desde la interfaz de entrada hasta el despliegue del paracaídas es de aproximadamente 12 minutos y generalmente se anuncian los tiempos de amerizaje estimados .

SpaceX también realiza amerizajes en la costa oeste de algunas misiones CRS cerca de Los Ángeles (iirc):

oeste norte Sur Oeste

(Trabajo personal)

Las personas afortunadamente ubicadas cerca de estas pistas deberían poder predecir y ver de manera confiable las reentradas de la cápsula SpaceX.

He creado archivos KML ( Google Earth Pro, ¡es gratis! ) para las 4 trayectorias, que se encuentran en Github . Esto es poderoso para la planificación de la observación. Por ejemplo, aquí está la vista desde el Centro Espacial y de Cohetes de EE. UU. en Huntsville, AL para una trayectoria de la vía norte de Florida (se mueve de derecha a izquierda):

vista de la URSS(Trabajo personal)

Esto también está cerca del calentamiento máximo, por lo que sería una fotografía / video genial (¡lamentablemente ya no está en HSV o de lo contrario intentaría esto!)

Trabajo futuro: agregar representación de color de calentamiento a archivos KML
Esto es, por supuesto, maravilloso y entiendo que se basa en otro trabajo, ¿de dónde proviene la trayectoria real (altitud y velocidad frente al tiempo) en su simulación? ¿Es el resultado del seguimiento, alguna optimización u otra cosa?
@uhoh He simulado (baja fidelidad, 3D) la trayectoria de entrada utilizando las especificaciones disponibles/inferidas de la cápsula. Supongo que la determinación de la órbita final (por lo tanto, las condiciones iniciales para la entrada) podría llamarse "seguimiento", aunque no sería tan atrevido (acabo de ver y escuchar la transmisión en vivo de Demo-2 splashdown para la entrada b4 de llamadas de altitud). Hay cierta "optimización" del argumento del periapsis y RAAN de la órbita final para que aterrice cerca del lugar correcto en la superficie de la Tierra, pero nada demasiado serio.
Las trayectorias de reentrada tienen mucha más flexibilidad cuando están en una computadora y no pueden quemarse. Simplemente tengo curiosidad por saber si intentaste hacer coincidir una trayectoria de reentrada real que estaría optimizada para quemarse al mínimo, o si simplemente te zambulliste en la atmósfera para tocar el suelo. Por ejemplo, disfruté mucho asando a estos tipos , pero en este escenario no había otro resultado posible.
@uhoh Sí, no ajustado al calor mínimo, pero ciertos parámetros ajustados a valores conocidos. Las únicas "variables libres" en mi sim son el radio de la nariz y L / D . Ver aquí ( L / D -> maxG) & aquí ( R norte -> temperatura máxima) .
¿Las cápsulas que vuelven a entrar siempre hacen un ka-boom que hace temblar la Tierra y se ven como una bola de fuego si es de noche? ¿Hora y epicentro predecibles con información pública?
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