Entrada atmosférica
La entrada atmosférica es el movimiento de un objeto desde el espacio exterior hacia y a través de los gases de la atmósfera de un planeta , planeta enano o satélite natural . Hay dos tipos principales de entrada atmosférica: entrada incontrolada, como la entrada de objetos astronómicos , desechos espaciales o bólidos ; y entrada controlada (o reentrada) de una nave espacial capaz de navegar o seguir un rumbo predeterminado. Las tecnologías y procedimientos que permiten la entrada, el descenso y el aterrizaje atmosféricos controlados de naves espaciales se denominan colectivamente EDL .
Los objetos que entran en una atmósfera experimentan un arrastre atmosférico , que ejerce presión mecánica sobre el objeto y un calentamiento aerodinámico, causado principalmente por la compresión del aire frente al objeto, pero también por el arrastre. Estas fuerzas pueden causar pérdida de masa ( ablación ) o incluso la desintegración completa de objetos más pequeños, y los objetos con menor resistencia a la compresión pueden explotar.
Los vehículos espaciales con tripulación deben reducir la velocidad a velocidades subsónicas antes de que se puedan desplegar los paracaídas o los frenos de aire. Dichos vehículos tienen energías cinéticas típicamente entre 50 y 1800 megajulios por kilogramo, y la disipación atmosférica es la única forma de gastar la energía cinética. La cantidad de combustible para cohetes necesaria para reducir la velocidad del vehículo sería casi igual a la cantidad utilizada para acelerarlo inicialmente, por lo que es muy poco práctico utilizar retrocohetes para todo el procedimiento de reentrada a la Tierra. Si bien la alta temperatura generada en la superficie del escudo térmico se debe a la compresión adiabática , la energía cinética del vehículo finalmente se pierde debido a la fricción del gas (viscosidad) después de que el vehículo ha pasado. Otras pérdidas de energía menores incluyenRadiación de cuerpo negro directamente de los gases calientes y reacciones químicas entre gases ionizados.
Las ojivas balísticas y los vehículos prescindibles no requieren reducir la velocidad al volver a entrar y, de hecho, se hacen aerodinámicos para mantener su velocidad. Además, los retornos a baja velocidad a la Tierra desde el espacio cercano, como los saltos en paracaídas desde globos , no requieren protección térmica porque la aceleración gravitacional de un objeto que comienza en reposo relativo desde dentro de la atmósfera misma (o no muy por encima de ella) no puede generar suficiente velocidad. causar un calentamiento atmosférico significativo.
Para la Tierra, la entrada atmosférica ocurre por convención en la línea Kármán a una altitud de 100 km (62 millas; 54 millas náuticas) sobre la superficie, mientras que en Venus la entrada atmosférica ocurre a 250 km (160 millas; 130 nmi) y en Marte la entrada atmosférica entrada a unos 80 km (50 millas; 43 millas náuticas). Los objetos incontrolados alcanzan altas velocidades mientras aceleran a través del espacio hacia la Tierra bajo la influencia de la gravedad de la Tierra , y se ralentizan por la fricción al encontrar la atmósfera terrestre. Los meteoritos también viajan a menudo bastante rápido en relación con la Tierra simplemente porque su propio camino orbital es diferente al de la Tierra antes de encontrar el pozo de gravedad de la Tierra . La mayoría de los objetos controlados entran en hipersónicovelocidades debido a sus trayectorias suborbitales (por ejemplo, vehículos de reentrada de misiles balísticos intercontinentales ), orbitales (por ejemplo, Soyuz ) o ilimitadas (por ejemplo, meteoros ). Se han desarrollado varias tecnologías avanzadas para permitir la reentrada atmosférica y el vuelo a velocidades extremas. Un método alternativo de entrada atmosférica controlada a baja velocidad es la flotabilidad [1] que es adecuada para la entrada planetaria donde atmósferas espesas, gravedad fuerte o ambos factores complican la entrada hiperbólica de alta velocidad, como las atmósferas de Venus , Titán y los gigantes gaseosos. . [2]
- Fricción con aire
- En vuelo aéreo
- Ángulo inferior de expulsión
- Perpendicular al punto de entrada
- Exceso de fricción de 6,9 ° a 90 °
- Repulsión de 5,5 ° o menos
- Fricción por explosión
- Plano tangencial al punto de entrada