Fakten zum Wiedereintritt in die ErdatmosphÀre

Das Space Shuttle nutzte den aerodynamischen Auftrieb, um eine prÀzise Flugbahn zu erreichen.

Eines der schwierigsten Probleme, die Raumschiffingenieure zu lösen haben, ist der Wiedereintritt in die ErdatmosphĂ€re. Im Gegensatz zu den meisten Weltraumschrott, der beim Kontakt mit der AtmosphĂ€re und dem Weltraum verbrennt, muss ein Raumfahrzeug wĂ€hrend dieser Begegnung intakt und kĂŒhl bleiben, damit es in einem StĂŒck auf den Boden zurĂŒckkehren kann. Um dieses Ziel zu erreichen und ein Desaster abzuwenden, mĂŒssen Ingenieure ihre KrĂ€fte in ihren Überlegungen ausbalancieren.

Die Dynamik der Verzögerung

Um ĂŒberhaupt in der Umlaufbahn zu sein, muss ein Raumfahrzeug oder Satellit eine Fluchtgeschwindigkeit erreicht haben. Diese Geschwindigkeit, die von der Masse und dem Radius der Erde abhĂ€ngt, liegt in der GrĂ¶ĂŸenordnung von 40.000 Kilometern pro Stunde (25.000 Meilen pro Stunde). Wenn das Objekt in die oberen ExtremitĂ€ten der AtmosphĂ€re eintritt, beginnt die Reibungswechselwirkung mit LuftmolekĂŒlen zu verlangsamen und der verlorene Impuls wird in WĂ€rme umgewandelt. Temperaturen können 1.650 Grad Celsius (3.000 Grad Fahrenheit) erreichen, und die Kraft der Verlangsamung kann sieben oder mehr Male grĂ¶ĂŸer als die Schwerkraft sein.

Wiedereintrittskorridor

Die Kraft der Verzögerung und die WĂ€rme, die wĂ€hrend des Wiedereintritts erzeugt wird, nehmen mit der Steilheit des Winkels relativ zur AtmosphĂ€re zu. Wenn der Winkel zu steil ist, verbrennt das Raumfahrzeug und jeder, der unglĂŒcklich genug ist, um darin zu sein, wird zerquetscht. Ist der Winkel hingegen zu flach, gleitet das Raumfahrzeug wie ein Stein, der ĂŒber die OberflĂ€che eines Teiches gleitet, ĂŒber den Rand der AtmosphĂ€re. Die ideale Wiedereintrittskurve ist ein schmales Band zwischen diesen beiden Extremen. Der Wiedereintrittswinkel fĂŒr das Space Shuttle betrug 40 Grad.

Die KrÀfte der Schwerkraft, Drag and Lift

Beim Wiedereintritt erfÀhrt ein Raumfahrzeug mindestens drei konkurrierende KrÀfte. Die Schwerkraft ist eine Funktion der Masse des Raumfahrzeugs, wÀhrend die anderen beiden KrÀfte von ihrer Geschwindigkeit abhÀngen. Der durch Luftreibung verursachte Luftwiderstand hÀngt auch davon ab, wie stromlinienförmig das Fahrzeug ist und von der Luftdichte; Ein stumpfes Objekt verlangsamt sich schneller als ein spitzes Objekt, und die Verzögerung nimmt mit dem Abtauchen des Objekts zu. Ein Raumfahrzeug mit dem richtigen aerodynamischen Design, wie zum Beispiel dem Space Shuttle, erfÀhrt ebenfalls eine Auftriebskraft senkrecht zu seiner Bewegung. Diese Kraft wirkt, wie jeder, der mit Flugzeugen vertraut ist, der Schwerkraft entgegen, und die RaumfÀhre benutzte sie zu diesem Zweck.

Unkontrollierte Re-EintrÀge

Im Jahr 2012 befanden sich rund 3000 Objekte mit einem Gewicht von 500 Kilogramm im Orbit um die Erde, und alle werden schließlich wieder in die AtmosphĂ€re gelangen. Da sie nicht fĂŒr den Wiedereintritt ausgelegt sind, brechen sie in einer Höhe von 70 bis 80 Kilometern auf und alle außer 10 bis 40 Prozent der Teile verbrennen. Die StĂŒcke, die es zu Boden bringen, sind typischerweise solche, die aus Metallen mit hohen Schmelzpunkten bestehen, wie Titan und Edelstahl. Wechselnde Wetter- und Sonnenbedingungen beeinflussen den atmosphĂ€rischen Widerstand und machen es unmöglich, mit Sicherheit vorherzusagen, wo sie landen.

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