¿Por qué los primeros satélites (p. ej., el Fanhui Shi Weixing de China) volvieron a entrar primero en la atmósfera por el extremo estrecho (nariz)?

Me sorprendió descubrir en la nueva respuesta de @JohnnyRobinson que la serie de naves espaciales Fanhui Shi Weixing (FSW) de China usaba escudos térmicos de roble impregnado. Encontré esto en astronautix :

La cápsula para el FSW, como la del satélite espía Discoverer/KH-1 de EE. UU. , se montó con el escudo térmico hacia adelante en la parte superior del vehículo de lanzamiento. La tapa de la nariz de roble impregnado ablativo cubría el equipo eléctrico. La cúpula de popa esférica contenía el paracaídas de recuperación. (énfasis añadido)

Pregunta: ¿Estas naves espaciales volvieron a entrar primero por el extremo angosto o "nariz"? Si es así, ¿era esto aerodinámicamente estable? La mayoría de las naves espaciales de reentrada (cápsulas tripuladas, por ejemplo) tienden a ser más grandes, primero con los extremos romos. ¿Por qué se eligió la nariz primero desde el principio?


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arriba: Etiquetado como "JB-2" en astronautix , presumiblemente una nave espacial FSW.

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arriba: "Recuperación del satélite de fotorreconocimiento FSW-17". De astronautix .

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arriba: Imagen de FSW-3 o FSW-4 de globalsecurity.org .

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arriba: "Satélite de reconocimiento FSW en montaje". De astronautix .

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arriba: Captura de pantalla del Programa espacial de China - De la concepción al vuelo espacial tripulado por Brian Harvey, 2004, Springer-Verlag London, 978-1-85233-566-3, (también aquí )

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arriba: captura de pantalla de CORONA: el primer programa satelital de Estados Unidos Kevin C. Ruffner, Ed., Centro para el Estudio de la Inteligencia, Agencia Central de Inteligencia, Washington, DC. 1995

@OrganicMarble no estoy seguro de lo que estaba pensando sobre la ortografía original (sic), ¿posiblemente una serie de novelas de ciencia ficción del siglo XXI?

Respuestas (1)

Las ventajas del primer diseño de extremo romo se conocían mucho antes de que se lanzara cualquiera de los vehículos (1958, unos años antes para los diseñadores de satélites espía). Sin embargo, el extremo puntiagudo primero es el diseño más simple que funciona.

  • Los objetos que caen generalmente quieren ir primero al extremo pesado y al último al extremo arrastrado. Con un escudo térmico pesado en la parte delantera y un paracaídas ligero pero voluminoso en la parte trasera, el extremo puntiagudo primero es más estable.

  • La mayoría de los cohetes proporcionan un espacio en forma de cono para la carga útil. Lanzar el extremo romo primero necesitaría un gran carenado, y colocar el escudo térmico en la parte posterior hace que las conexiones con el resto de la nave espacial sean mucho más complicadas.

Eso lo hace perfecto para los primeros diseños o cuando la confiabilidad es más importante que la masa de lanzamiento. Sin embargo, hay un par de problemas que lo hacen poco práctico para cápsulas grandes o tripuladas.

  • Requiere significativamente más blindaje térmico. Parte de esto es geometría simple: el extremo romo tiene menos área para cubrir. Además de eso, la onda de choque de un objeto romo mantiene la mayor parte del calor lejos del vehículo, por lo que un primer escudo de extremo romo también puede ser más delgado.

  • La aceleración y la desaceleración tienen direcciones opuestas. El equipo se puede asegurar en todas las direcciones con bastante facilidad, pero un astronauta experimentaría un reingreso de 8 g mientras está atado al techo, lo que parece claramente desagradable.

Una respuesta muy clara y bien escrita, al igual que esta , ¡gracias!
Con respecto a la "geometría simple: el extremo romo tiene menos área para cubrir". ¿El "extremo puntiagudo", al estar inclinado, no incurre en menos resistencia del aire (por área) que el extremo romo? Creo que eso reduciría algunas de las necesidades de protección térmica del "extremo puntiagudo". ¿No tienen ambos extremos el mismo perfil de resistencia al aire de tamaño - un círculo.
@chux Esa parte asume el mismo grosor de escudo. Aunque ambos extremos necesitan mover el mismo volumen de aire, un cono afilado permite que los gases calientes fluyan a lo largo de la superficie del recipiente, lo que aumenta la carga térmica.
Tal vez soy ignorante aquí, pero ¿no sería más seguro experimentar los 8 g de fuerzas en una dirección hacia adelante que la forma actual durante el reingreso? (8 g de aceleración "hacia atrás") Lo contrario es cierto durante el despegue, obviamente. Parece que necesitan sillas giratorias.
@SarahBailey Las fuerzas están todas en la misma dirección para la que está diseñada la cápsula: la desaceleración hacia atrás durante el reingreso es equivalente a la aceleración hacia adelante durante el lanzamiento.
@QuentinClarkson Ah, ¡olvidé que sentirían el "empuje" en la dirección opuesta debido a la desaceleración! ¡Gracias! :)