1。大気抗力
宇宙船が地球の大気に入ると、それは抗力に遭遇します。これはその動きに反対する力です。車両の表面と空気分子の間のこの摩擦により、宇宙船が遅くなります。
空気分子で摩擦から発生した熱は、宇宙船の外皮と周囲の空気の両方の温度を上昇させます。この熱は、航空熱加熱と呼ばれます。
2。圧力と衝撃波
宇宙船が大気に再び反映される高い速度は、それより前の空気を圧縮し、圧力の増加をもたらします。これにより、宇宙船の鼻から外側に広がる衝撃波が生成されます。
衝撃波は、突然の大幅な圧力変化をもたらし、宇宙船全体に激しい振動を引き起こします。これらの振動は、適切に管理されていない場合、敏感な機器を損傷し、飛行操作を混乱させる可能性があります。
3。プラズマとラジオブラックアウト
大気を通る宇宙船の高速通過は、大気分子のイオン化につながり、車両の周りに血漿の層が生成されます。このプラズマは無線波を反映し、無線周波数の停電を引き起こします。これにより、地上局との通信リンクを混乱させ、再入国中の追跡と制御を複雑にします。
4。パラシュート展開
その速度をさらに低下させるために、宇宙船はパラシュートを展開する可能性があります。これらのデバイスは、宇宙船を遅くするために、上面領域の増加によって作成されたドラッグを使用します。
5。スプラッシュダウン
最後のステップとして、宇宙船は制御された速度で水に入ります。これは、ハードランディング中に発生する可能性のある衝撃力と潜在的に危険な振動を減らすために行われます。
宇宙船の建設に使用される設計と材料は、再入国中に遭遇し、車両とその乗客の安全な返品を確保するために遭遇する極端な力に耐えるために重要です。
スプラッシュダウンのエンジニアリング：NASAとSpaceX
スプラッシュダウンのプロセスには、複数の主要なエンジニアリングの考慮事項とシステムが含まれます。 NASAとSpaceXがミッションのこの段階をどのように処理するかを調べてみましょう。
1。再突入の計画
再突入する前に、航空宇宙エンジニアは、宇宙船が地球の大気と交差する軌道、角度、速度を慎重に計算します。これらの計算は、安全性と燃料効率のバランスをとることを目的としています。
2。熱保護
宇宙船を激しい航空熱加熱から保護するために、NASAとSpaceXの両方が熱保護システム（TPS）を使用します。これらは、通常、アブレイティブ材料または複合材料で作られた高温に耐える材料で構成されています。
たとえば、NASAのOrion Spacecraftは、シリカの層でコーティングされた炭素繊維複合材であるAvcoat材料として知られる高度な熱保護システムを利用しています。この材料は、摂氏2,200度（華氏3,992度）の温度に耐えることができます。
一方、SpaceXのDragon Spacecraftは、PICA（フェノール含浸炭素アブレーター）ヒートシールドを採用しています。 PICAは、最大2,760度（華氏5,000度）の温度に耐えることができる軽量で非常に効果的な材料です。
3。操作
衝撃波によって引き起こされる激しい振動に耐えるために、オリオンやドラゴンのような宇宙船は、衝撃波の影響を最小限に抑える空力形状で設計されています。また、宇宙船の態度を調整し、再入国中に安定させる制御システムを採用しています。
4。ラジオブラックアウト処理
ラジオブラックアウトフェーズを管理するために、NASAとSpaceXは複数の通信戦略を利用します。これらには、宇宙船に冗長で多様な通信システムの設置、イオン化された層をよりよく浸透させることができる高周波信号を使用し、戦略的に通信を計画することが含まれます。
5。パラシュート展開
宇宙船が十分に遅くなると、パラシュートが展開されて速度がさらに低下します。 NASAのOrion Spacecraftは、直径100フィート以上の3つのパラシュートを使用して、望ましい降下速度を達成しています。
一方、SpaceXのDragon Spacecraftは、ユニークなデュアルパラシュートシステムを採用しています。ドローグのパラシュートは、最初に展開され、クラフトを安定させます。次に、より大きく、より強力なメインのパラシュートがリリースされ、制御された安全な降下を確保します。
結論
スプラッシュダウンは、宇宙船の再入国プロセスの重要な段階であり、細心のエンジニアリングと計画を必要とします。 NASAとSpaceXは、この段階で遭遇するさまざまな力と課題を管理するための革新的な技術を開発および実装し、宇宙飛行士と貴重なペイロードの安全な復帰を確保しています。
