¿Por qué las cápsulas de las naves espaciales tienen forma de tronco?

Las cápsulas diseñadas para volver a entrar en la atmósfera tienen que reducir la velocidad de unos 8 km/s a cero para cuando lleguen al suelo. En realidad, no usan la parte que parece un cono para hacer eso. Todos tienen fondos planos que se enfrentan al viento para hacer eso. Si comparas la cápsula Dragón de tu enlace con una cápsula Soyuz , la cápsula Orión o el Transbordador espacial , sus formas son muy diferentes, pero todas tienen una parte más puntiaguda (aunque no mucho, en el caso de la Soyuz), y una parte que es plana. La punta más puntiaguda se usa cuando se lanzan, para reducir la fricción al atravesar la atmósfera (la Soyuz se lanza en el medio del cohete, por lo que no necesita punta). La parte plana se usa para volver.

Las líneas negras en la imagen muestran dónde ocurre el frente de la onda expansiva cuando estas formas pasan por el aire a una velocidad muy alta. La onda expansiva es lo que está ralentizando la cápsula y quieres que sea lo más grande posible. Una esfera es en realidad la forma que produce la onda expansiva más grande; de ​​hecho, funciona demasiado bien para usarla en una cápsula con personas dentro. Se ralentiza tan rápido que se sienten aplastados. Todas las formas utilizadas son en parte esféricas, en la parte que mira hacia el viento, detrás de eso se estrechan, pero la cantidad es opcional. El transbordador espacial fue una excepción: solo tenía una curva muy leve en la parte inferior porque era mejor cuando se consideraba el diseño general. Funcionó porque el área de superficie que tenía para reducir la velocidad era muy grande en comparación con el tamaño de toda la nave espacial.

Observe cómo la onda expansiva no toca la nave, se mueve frente a ella. La nave se mueve tan rápido que hay una burbuja de aire atrapada frente a ella, comprimida entre la cara exterior de la onda expansiva y la nave espacial. Esa burbuja también es muy importante. Cuando el aire se comprime, se calienta. Cuanto más rápido se comprime, más se calienta. La compresión más rápida está en la cara de la onda expansiva, por lo que esa parte es la más caliente. La burbuja de aire también se calienta mucho, pero no tanto, por lo que protege a la nave espacial del peor calor.

¿Y ves la sección borrosa detrás de la nave? Esa es un área donde el aire es más delgado, porque la nave espacial está haciendo un agujero en el aire, y ese agujero tarda un tiempo en llenarse después de haber pasado. Eso crea un tirón de succión en la parte trasera de la embarcación, y eso también la ralentiza.