Astronautika: misije

Verujem da svaka šuša već zna na koji način se raznorazni kosmički brodovi vraćaju na Zemlju. „Ako je ugao ulaska u atmosferu premali, kapsula će odskočiti od gustih slojeva i vratiti se u svemir, a ako uđe preoštro, brod će biti izložen takvom trenju da će izgoreti pre nego što dođe do površine.“ To je u principu tačno, i držeći se ove tehnike, SVI koji su se do sada vraćali sa orbite oko Zemlje prolazili su kroz ovu proceduru. Da li je baš tako? Pokušao sam da vas uhvatim na logiku, ali nisam uspeo – nisu baš SVI. Neke letilice (i sovjetske i američke) u prošlosti su koristile i jednu drugačiju tehniku. Ona se naziva „skokoviti povratak“.

Većina nas smo makar jednom u životu kao deca bacali „žabice“ po površini reke ili jezera. Nađe se pljosnati kamen, i ako se dovoljno sagneš i jako baciš, kamen će divno da poskakuje po površini vode sve dok ne izgubi snagu i nestane u dubini. E, to je suština i „skakutavog povratka“.

trajektorija

Ilustracija trajektorije ulaska u atmosferu koja pokazuje sve osnovne faze „skokovitog povratka“. Ulazak je na visini od oko 120 km, brzina do 13.000 m/s, a ulazni ugao oko -3°. Pre povratka u atmosferu, letilica se spušta do visine od oko 80 km. (kliknite na ilustraciju)

„Sakutanje“ je tehnika ulaska orbitne letilice u atmosferu koja podrazumeva jedan ili više „skokova“ kroz atmosferu, čime se postižu uglavnom dve stvari. Povećava se domet za ateriranje ili se, kao kod kamena koji smo bacali, usporava letilica pre konačnog ulaska, čime se oslobađa ogromne količine toplote koja se generiše i prateći je elemenat svih brzih sletanja. Povećavanjem dometa omogućava se letilicama da raspolažu širim dijapazonom lokacija za sletanje, ili da dospeju do unapred označene lokacije sa šireg raspona mogućih vremena ulaska u atmosferu, što je naročito bitno u slučaju havarijskih prekida letova. Poput tehnike „aerohvatanja[1], i tehnika poskakivanja zahteva vrlo precizno navođenje. Preterano mali ulazni ugao dovešće do toga da će letilica zadržati previše početne brzine, i verovatno zauvek pobeći u svemir ako je ta brzina veća od brzine bega. S druge strane, suviše veliki ugao dovešće do intenzivnijeg zagrevanja i napora koji mogu da prevaziđu konstruktorske limite letilice, i možda je uništiti.

Osnovna ideja je da se atmosfera „napadne“ pod takvim uglom da letilica bude „izbačena“ nazad u kosmos, na osnovu istih fizičkih zakona koji ne daju da naš kamen potone već se odbija od površine vode. Svakim novim odskokom brzina kapsule se redukuje, tako da na kraju može da uđe u atmosferu suborbitnom brzinom.

Teoretski gledano, bilo koja letilica može da primeni „skokovit ulazak“ jer on ne zahteva puno potiska, ali u praksi zahteva precizno navođenje. Ako je verovati Scottu J. Horowitzu, četvorostrukom učesniku šatl-misija, spejs šatlovi su sposobni za „skokovit ulazak“, ali ih NASA sprovodi samo u kompjuterskim simulacijama. Ipak, nije objasnio kako bi se ponašala termička izolacija brzo se zagrevajući, pa brzo se hladeći i ponovo zagrevajući. Mnogi danas veruju da bi šatl „Columbia“ (STS-107) možda preživeo da je pokušano sa „skokovitim ulaskom“ – dajući više vremena rasipanju toplote – ali to je danas teško proveriti.

Skokoviti ulazak u atmosferu prvi su zamislili nemački projektanti Eugen Sänger i Irene Bredt, koji su krajem tridesetih godina prošlog veka osmislili suborbitni mlazni bombarder Silbervogel, koji nikada nije poleteo. Ovu relativno nepoznatu tehniku prvi su praktično isprobali Sovjeti, koji su je 1968. uspešno primenili na svoje cirkumlunarne sonde Зонд 6 i 7, iako je „Зонд 6“ uništen tokom sletanja pod nejasnim uslovima. Bilo je reči i da će modul sa ljudskom posadom Orion takođe biti sposoban za skokoviti ulazak, što bi omogućilo mnogo veće varijacije u izboru putanja u slučaju havarija.

Navođenje na skokovitu putanju bi moglo da bude vrlo nezgodno zbog osetljivosti putanje. „Apollo“ je imao takav softver, ali on nikada nije isproban u ljudskim misijama. Savremene kompjuterske tehnike se oslanjaju na proračunavanje trajektorija tokom leta i uz pomoć brodskih računara.

apolo
plan-leta
Plan ulaska „Apollo“ kapsule u atmosferu u regionu Papue. Plan ima 5 faza (vidi prvu sliku). Kapsula ulazi u atmosferu brzinom od 13 km/s na visini od 120 km. Već posle 95 sekundi brzina će pasti na 2,1 km/s a opterećenje na 2 g. Čitav manevar traje 850 sekundi. (kliknite na slike)

zond6

Šema leta sovjetske automatske sonde „Зонд 6“, koja je po povratku sa Meseca izvela ulazak u atmosferu da bi smanjila brzinu pre regularnog sletanja. Sonda je ukupno bila teška skoro 5,5 tona. Trajektoriju su proračunali akademici D.E. Ohocimski i V.A. Jaroševski.



[1] Još praktično neproverena tehnika ulaska u atmosferu (aerocapture), koja računa na smanjivanje vrzine usled trenja atmosfere. Za to je potreban ulazak po hiperboličnoj putanji, i podrazumeva samo jedan ulazak u atmosferu. Zbog ogromnog termalnog naprezanja, letilice moraju da imaju snažnu i debelu izolaciju i veliku sposobnost manevrisanja.

Ne treba je pomešati sa tehnikom aerokočenja (aerobraking).

Verujem da svaka šuša već zna na koji način se raznorazni kosmički brodovi vraćaju na Zemlju. „Ako je ugao ulaska u atmosferu premali, kapsula će odskočiti od gustih slojeva i vratiti se u svemir, a ako uđe preoštro, brod će biti izložen takvom trenju da će izgoreti pre nego što dođe do površine.“ To je u principu tačno, i držeći se ove tehnike, SVI koji su se do sada vraćali sa orbite oko Zemlje prolazili su kroz ovu proceduru. Da li je baš tako? Pokušao sam da vas uhvatim na logiku, ali nisam uspeo – nisu baš SVI. Neke letilice (i sovjetske i američke) u prošlosti su koristile i jednu drugačiju tehniku. Ona se naziva „skokoviti povratak“.
Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži