¿Por qué el transbordador espacial no rebotó en el espacio tantas veces como pudo para perder mucha energía cinética allí arriba?

A partir de este video , supe que el transbordador espacial reingresó a unas 5000 millas del lugar de aterrizaje. Su ángulo de ataque se mantiene alrededor de 40 grados durante el reingreso. Si es más que eso, rebota al espacio. ¿Por qué no dejamos que el transbordador rebote en el espacio tantas veces como sea posible y roce mucha atmósfera para que pierda mucha energía cinética allí? Creo que el rebote provoca un calentamiento intermitente, por lo que las placas de protección térmica obtienen mucho tiempo para irradiar calor.

Para ser claros, no es AoA lo que evita que el transbordador salte; se está inclinando: apunta el vector de elevación hacia los lados en lugar de hacia arriba. Un aumento en AoA de 40° muy probablemente reduciría la posibilidad de omisión.
5000 millas náuticas de distancia. La respuesta está en el video pero es fácil pasarla por alto; él nota muy rápidamente, y solo una vez, que si se desacelera demasiado: caerá del cielo como una roca (que es la principal preocupación de la pluma en todo momento solo para el 'desmontaje rápido no planificado'). Ya es bastante malo que ya sea un ladrillo volador.
Hola SRD, creo que la respuesta de BretCopeland responde mejor a la pregunta que la mía; Me pregunto si considerarías aceptar ese en lugar del mío.

Respuestas (2)

Saltarse las reentradas no es inaudito. El módulo de comando de Apolo realizó un solo salto al regresar de las misiones lunares. Sin embargo, hay varias razones por las que un reingreso saltado (especialmente uno que involucre varios saltos) sería desventajoso para el transbordador:

  1. Como señala uhoh, una reentrada saltando da como resultado una pérdida de velocidad lateral a una altitud muy alta. A su vez, pierde la capacidad de controlar su velocidad de descenso. Al final de la entrada, prácticamente estaría en una caída libre en la que es poco probable que el vehículo sobreviva debido al calor y/o al estrés de intentar salir de la inmersión.
  2. El sistema de protección térmica del transbordador no fue diseñado para soportar reingresos prolongados. Aquí hay una cita del "Libro de trabajo de guía de entrada, TAEM y aproximación/aterrizaje":

    Por otro lado de las altas temperaturas de la superficie, hay altas temperaturas en la cara posterior. Si vuela a altas temperaturas durante mucho tiempo, el calor fluirá a través de las baldosas hacia el aluminio que se encuentra debajo. Esto puede suceder si vuela con un perfil de baja resistencia. De hecho, la temperatura de la cara posterior es el límite inferior actual del perfil de arrastre.

  3. Varios otros sistemas tampoco fueron diseñados para reingresos prolongados. Las APU solo tienen la capacidad de combustible para funcionar durante unos 110 minutos, lo que no sería suficiente para soportar tanto el lanzamiento como un reingreso prolongado. Los radiadores, que se empaparon en frío antes de la entrada, pueden haber necesitado capacidad adicional para absorber el calor acumulado durante la entrada. El RCS puede haber necesitado más reservas.
  4. Volar con un perfil de baja resistencia te da menos margen de error. Volar con un perfil de resistencia a la mitad de la carretera significa que tiene espacio para aumentar o disminuir su resistencia según sea necesario para llegar al lugar de aterrizaje. Si su ruta de vuelo diseñada ya está en el extremo inferior y termina en una condición de baja energía, no hay mucho que pueda hacer al respecto.
  5. No es imposible desarrollar una guía para un reingreso saltado, pero definitivamente es un problema más difícil.

Sospecho que hay otras razones en las que no he pensado.

Por otro lado, no puedo pensar en ninguna ventaja. El reingreso del transbordador ya fue comparativamente suave (muy por debajo de los 2 g todo el tiempo) y el calor era perfectamente manejable tal como estaba.

+1 por las limitaciones debidas a otros sistemas.
La APU no es un problema (tuvo energía durante días), pero todo lo demás parece estar bien.
@Joshua no, las APU tenían muy pocas reservas de combustible. Consulte la página 2.1-2 del Manual de operaciones de la tripulación del transbordador: "La hidracina se almacena en un tanque de combustible con una capacidad total de aproximadamente 350 libras.... El suministro de combustible respalda el tiempo de funcionamiento nominal de la unidad de potencia de 90 minutos en una misión o cualquier modo de aborto definido, como un aborto una vez, cuando las APU funcionan continuamente durante aproximadamente 110 minutos. En condiciones de carga operativa, una APU consume aproximadamente 3 a 3.5 libras de combustible por minuto".
@BretCopeland: Parece que lo mezclé con las celdas de combustible en órbita. nasa.gov/topics/technology/hydrogen/fc_shuttle.html
@BretCopeland en el clavo. Dos de las APU se pusieron en marcha más tarde que la primera el día de la entrada, solo para ahorrar combustible.
Una ligera corrección en su primer párrafo: Apolo tenía la opción de realizar un reingreso saltado cuando venía de la Luna, pero no creo que lo hayan usado nunca.
@Mark, nunca escuché eso. Tienes una fuente?
@BretCopeland, comentario sobre la transcripción de radio para el reingreso del Apolo 11 y el análisis del reingreso del Apolo 11 . Sí, el Apolo 11 rebotó un poco durante el reingreso (y extendió la ruta de vuelo de reingreso al ejecutar el software de exclusión), pero nunca volvió a pasar por encima de la línea Karman o el límite espacial de 50 millas de la Fuerza Aérea. .
@Marque que el análisis de entrada se parece exactamente a lo que siempre he visto y a lo que me refería. Si su perfil de entrada lo baja y lo vuelve a subir, lo llamaría un salto. Evidentemente no lo harías.
@BretCopeland, lo llamaría un "salto" si sales de la atmósfera (vuelve por encima de la línea Karman). Creo que Apolo definió un "salto" como retroceder por encima de la altitud de "interfaz de entrada" (122,000 metros).

Creo que el rebote provoca un calentamiento intermitente, por lo que las placas de protección térmica obtienen mucho tiempo para irradiar calor.

Tu pensamiento es razonable hasta donde llega...

Pero una vez que pierdes demasiada velocidad y te vuelves profundamente suborbital, te hundirás como una roca en una atmósfera más espesa.

En cinco minutos , estará tostado por el calentamiento o gelatinoso por tirar de 15 a 20 g.

En esta respuesta, hice un cálculo para una nave espacial diferente (una cápsula Dragon) con sustentación para arrastrar entre 0 y 0.3 y el escenario siempre fue el mismo. Ser significativamente más lento da como resultado una caída demasiado profunda o rápida, y la mayor densidad da como resultado una gran producción de calor y aceleraciones insuperables.

todos mueren en cinco minutos

@MontyHarder gracias por eso. Por alguna razón, esos dos cables están permanentemente cruzados.
Y si desea experiencia práctica (simulada), siempre está KSP. Las aproximaciones suborbitales son sorprendentemente complicadas, y perder la velocidad horizontal demasiado rápido es una excelente manera de perder toda la sustentación que necesita para no caer como una roca.
@Luaan Sí. Es asombroso cuánta velocidad horizontal necesitas en KSP lo suficientemente lento como para hacer estallar tu paracaídas. ¡Para las misiones suborbitales, de hecho, descubrí que es más barato ir directamente hacia arriba y luego usar tu cohete para frenar tu descenso! (La quema de frenado necesita menos delta-v de la que gastaría para obtener suficiente velocidad horizontal para sobrevivir sin la quema de frenado).
¿Por qué el transbordador espacial no rebotó en el espacio tantas veces como pudo para perder mucha energía cinética allí arriba?
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