А существовали ли какие либо альтенативные методы спуска с орбиты без разогрева космического аппарата ?

[Max_Z]

Leonar пишет:
Какой нахрен он будет охлаждать, если от этого набегающего потока горит все?

Ну почему же сразу горит? смотря на какой высоте, какая плотность атмосферы и т.п.
Атмосфера же есть и на высоте МКС (400 км), и на 200 км тоже есть атмосфера, которая оказывает тормозящее воздействие, уменьшая в конце концов орбиту объектов.


При этом будущее "прибаржение" ступени обещают на рекордной дальности от космодрома.

Возьмём старую картинку от SpaceX:

Большая картинка


Исходя из этой картинки, после разворота ступень летит практически параллельно земле, после первого тормозного импульса её траектория резко опускается вниз.



в этом промежутке (сразу после разворота и до включения двигателей) скорость ступени должна уменьшаться за счёт трения об атмосферу, но, насколько я понимаю, сильного разогрева ступени не происходит, и часть кинетической энергии всё равно должна уходить с набегающим потоком.

То есть идея такая:
после отделения ступени разворачиваемся движками вперёд, летим параллельно земле, набегающий поток на этой высоте оказывает относительно небольшое тормозящее воздействие, унося с собой часть кинетической энергии. и только после какого-то порогового значения тормозящего воздействия атмосферы (когда нагрев от набегающего потока не компенсируется "воздушным охлаждением") включаем двигатели.

Думаю, что только это обстоятельство и заставляет Маска отодвигать баржу дальше от космодрома в пуске SES-9... иначе смысла в отодвигании баржи никакого....

Но этот же приём можно применить и в других пусках, уменьшая количество необходимого топлива для посадки...

[Leonar]

Subrogator пишет:
после первого тормозного импульса её траектория резко опускается вниз.

Только траектория? Может и скорость? :-)

[Leonar]

Subrogator пишет:
сле отделения ступени разворачиваемся движками вперёд, летим параллельно земле, набегающий поток на этой высоте оказывает относительно небольшое тормозящее воздействие, унося с собой часть кинетической энергии. и только после какого-то порогового значения тормозящего воздействия атмосферы

И сколько месяцев будем летать?
А потом как обычно, да? Скорость падает падает высота, высота падает увеличивается плотность...плотность увеличивается 
Только нюанс... Скорость падает линейно и медленно, а высота квадратично...и плотность квадратично растет...
Соответственно воздух стеннее становится быстрее чем у нас падает скорость :-)

[Max_Z]

Ну не месяцев, счёт же на секунды....

с Вашими словами я нисколько не спорю, только поддерживаю... 

Возьмём две ситуации (цифры потолочные):
при разделении у ступени скорость допустим 4 км/с, чтобы не сгореть нафиг в плотных слоях атмосферы нужна скорость допустим 1 км/с на высоте 50 км. Следовательно, тормозным импульсом нужно погасить 3 км/с скорости.
1. высота 80 км. разворачиваемся, сразу же после разворота включаем двигатели, гасим скорость до 1 км/с, при этом после выключения двигателя у нас высота 75 км. потратили Х кг топлива.
2. высота 80 км. разворачиваемся, летим до высоты 70 км, удерживая ступень в горизонтальном по отношению к земле положении, погасили при этом сколько-то скорости, на высоте 70 км включаем двигатели и также гасим скорость до 1 км/с. Так как скорость на высоте 70 км уже не 4 км/с а меньше, то и топлива для гашения скорости до 1 км/с нужно меньше...

если ступень летит ориентированной движками вперёд, то основной набегающий поток приходится на зону движков, которые в принципе расчитаны на высокие температуры. вопрос в том, можно ли как-то продлить ориентированный полёт на высоте 70-80 км без использования топлива (допустим, решётчатыми рулями)?
Вопрос-то не в том, чтобы без траты топлива и сильного разогрева приземлиться, это, насколько я понимаю, невозможно... а в том, чтобы количество потребного топлива уменьшить без утяжеления конструкции...

[Leonar]

Subrogator пишет:
Следовательно, тормозным импульсом нужно погасить 3 км/с скорости.

Можно :-)
Фигня вопрос
Можно и 7500м/с погасить
Я предлагал вначале темы :-)

[Leonar]

Вопрос в количестве топлива...
А так, да,  аэродинамическое торможение - сиречь разогрев
Все будет зависьть от скорости и площади тормоза и массы аппарата :-)
Варьируйте

[Leonar]

Чтоб вам понятней было
Что значит сход с орбиты?
И вообще что такое орбита?
Вы знаете?

[Alex Degt]

Leonar пишет:
Alex Degt пишет:

Grus пишет:
Не только перегрузок, но и нагрузок на щит. Можно использовать менее мощное охлаждение после отскока.

А кто просветит, нельзя ли удерживаться в разрежённых слоях атмосферы за счёт аэродинамического качества с допустимыми нагрузками и без теплозащиты?
Можно, нужно иметь маленькую массу и очень большую площадь
Тут же говорили про лист бумаги.

А обьекту в сотню тон никак? Или удержаться в достаточно разреженном слое возможно?

[Alex Degt]

Leonar пишет:
А потом как обычно, да? Скорость падает падает высота, высота падает увеличивается плотность...плотность увеличивается
Только нюанс... Скорость падает линейно и медленно, а высота квадратично...и плотность квадратично растет...

А крылья? Аэродинамика...

[garg]

Alex Degt пишет:

Leonar пишет:
Alex Degt пишет:

Grus пишет:
Не только перегрузок, но и нагрузок на щит. Можно использовать менее мощное охлаждение после отскока.

А кто просветит, нельзя ли удерживаться в разрежённых слоях атмосферы за счёт аэродинамического качества с допустимыми нагрузками и без теплозащиты?
Можно, нужно иметь маленькую массу и очень большую площадь
Тут же говорили про лист бумаги.

А обьекту в сотню тон никак? Или удержаться в достаточно разреженном слое возможно?

Сотню тонн - что за дура будет?
Самый холодный спуск с орбиты что есть в проектах.
На Землю - Skylon - парусность в 2,5 раза больше шаттла, масса - в 2 раза ниже. Собираются обходится порошковыми спец. покрытиями. Без абляторов и керамических плиток.
На Марс - когда то видел статью про электромагнитный купол иницированный ионным движком. Типа в разреженной атмосфере марса будет самаоподдерживающаяся плазменный конус (типа надувного что сейчас наса испытывает - это для пролетного сверхвысотного аэробрекинга. Но там скорости не более 5,5 км/с и существенно более мягкий профиль нарастания давления - высота атмосферы на Марсе как и на Земле - порядка 200 км заметные эффекты, а рост давления на порядок меньше. А финалка схода с НОО - вообще смешная 3,6 км/с - защита требуется практически символическая.

[генидей]

Alex Degt пишет:
А кто просветит, нельзя ли удерживаться в разрежённых слоях атмосферы за счёт
аэродинамического качества с допустимыми нагрузками и без теплозащиты?
Можно, нужно иметь маленькую массу и очень большую площадь
Тут же
говорили про лист бумаги.

Аэростат. - Площадь большая, а масса маленькая. Надуваем на высоте 200 км. и он тормозится без разогрева и садится без расхода топлива.

[генидей]

Да и гелий с водородом в космосе имеется, попутно таким образом привозить его оттуда можно. 1000 куб. гелия это около 2 000 000 руб. однако.

[garg]

генидей пишет:

Alex Degt пишет:
А кто просветит, нельзя ли удерживаться в разрежённых слоях атмосферы за счёт
аэродинамического качества с допустимыми нагрузками и без теплозащиты?
Можно, нужно иметь маленькую массу и очень большую площадь
Тут же
говорили про лист бумаги.

Аэростат. - Площадь большая, а масса маленькая. Надуваем на высоте 200 км. и он тормозится без разогрева и садится без расхода топлива.

Хмм. Тут есть проблемка. Тоненькая оболочка аэростата имеет смехотворную теплоемкость. И для ее испарения/распыления хватит и очень маленького давления высот 100 км+. Энергия то набегающих частиц по прежнему гигантская и каждая молекула атмосферы распыляет материал оболочки в 5-10 раз больший по объему по сравнению с собой. 
Аэростат просто быстрее испарится чем успеет хоть как о затормозить аппарат. 

[генидей]

Дело не в теплоемкости а в температуре плавления материала. Учесть нужно еще теплоемкость заполняющего эту оболочку газа. Ну конечно некоторые материалы могут воспламениться еще в космосе не входя в атмосферу.

[garg]

Ну да, теплоемкость я наверно зря упомянул. Тут скорее лучевое распыление к описанию подходит. У нас  на работе есть установка - ионный источник с нейтрализатором - ионы ускоряются, а потом нейтрализуются электронной эмиссией. Так на ура распыляет даже вольфрам и карбид кремния (чистку подложек проводим). Скорость частиц в потоке приблизительно космическая. Так что никакая температура плавления не спасет. Если оболочка тонкая (порядка десятка микронов) - ее распылит за минуту до потери прочности.

А если делать толстую оболочку большой аэростат для торможения на сверхбольших высотах будет черезмерно тяжел, да и то, тут уже есть технология надуных тормозных/тепловых щитов. Наши испытывали, Наса испытывала - но там поверх надувного конуса обязательно термозащита. Т.е. нагрев все же есть хоть и меньше. Совсем от нагрева не избавиться получается.

[Leonar]

генидей,
 

- И вашу, так сказать, модернизацию не одобряю. Универсальность, батенька, - палка о двух концах. Одно дело ионосферная лаборатория, а другое космический корабль.

- Но задачи общие, - возразил Поярков и, чтобы доказать свою правоту, стал повторять Борису Захаровичу давно известные для него истины: - "Унион" будет подниматься вроде как по ступенькам. Первая самая обычная. Аппарат легче воздуха. Поднимается как дирижабль. В ионосфере включаются реактивные двигатели. Вполне вероятно, что в последующих испытаниях их не будет. И как бы ни высмеивали меня противники за странную форму конструкции, абсолютно непохожую на обтекаемую ракету, я смею утверждать, что форма эта вполне закономерна: за пределами атмосферы, где нет воздушного сопротивления, обтекаемость ни при чем. Там она нужна как детской коляске. Диск летит по инерции, расход горючего ничтожный. Ну, а там включаются атомные двигатели, и диск вырывается в свободное космическое пространство.

Дерябин отвернулся к окну, показывая, что все это ему надоело, но в то же время хотелось подыскать веские возражения, чтобы не формально, а по-инженерски доказать увлекающемуся конструктору всю бесплодность его затеи. Ведь уже были опыты поднимать ракету на воздушных шарах, чтобы преодолеть самый плотный слой атмосферы без расхода топлива. Правда, у Серафима это решается более конструктивно. Уже испытывались некоторые системы атомных двигателей в верхних слоях атмосферы. Сейчас в "Унионе" поставлены самые совершенные. Они не подведут.

Почему же Борис Захарович противится и не соглашается с доводами Пояркова? Он чувствовал, будто подошел к краю обрыва. Кажется, шагнешь еще - и полетишь в пропасть. Ведь стоит лишь уверовать в дерзкую простоту идеи Пояркова, как сразу же разрушатся привычные представления о том, какие могут быть космические лаборатории.

Все становится на голову. Строишь подводную лодку, и вдруг тебе говорят, что она может летать. В первую минуту ты отмахиваешься, злиться, а потом задумываешься. Да почему же нет? И полетит, если предусмотреть то-то и то-то.

По голубоватому экрану, на который были нанесены контуры южной части страны, едва заметно передвигалась светящаяся точка: диск пролетал где-то возле Херсона.

Поярков молча смотрел на эту точку и ждал, что скажет Борис Захарович. В какой-то мере можно понять старика. Исследование космических пространств ведется по строгому плану. Пока это делается с помощью ракет и спутников, которыми занимаются специальные организации и множество институтов.

недавно не читали?

[генидей]

Кстати. Стоимость керосина или водорода на высоте потолка аэростата тоже не маленькая, тем более что второй вообще спускать на землю не стоит. Развешивать его в стратопаузе, а гелий конечно на землю. Зачем тогда первая ступень и космодром на Земле? Эх сейчас попрут идеи.   

[Leonar]

Не..
Лучше всего гигантский дирижополь на орбите...или ещеилучше 2...6
Сцепить и закрутить..
Внутри оболочки потом азотом с кислородом наполнить..
Вот это станция будет :-)
Потом гелию 3 накопить
И с термоядерным движком впуть :-)

[генидей]

О кислороде я тоже подумал, но вот гелий 3 из космоса пожалуй подороже будет - полезная идея.
Но шутки в сторону. Для начала простой и дешевый эксперимент.  Берем метеозонд латекснный 2000 руб. наполняем его гелием в кол-ве (так чтоб не разорвало в космосе) и выпускаем его с МКС не забыв снабдить радиомаяком. Ясно что упадет он на землю в виде практически пустого резинового мешочка, но при этом можно будет понять, подгорел он в атмосфере или нет. Можно даже поспорить на сей счет.

[Leonar]

mihalchuk пишет:

Плейшнер пишет:
Вот интересно, кленовый лист может сойти с орбиты и долететь до земли невредимым?

На втором или третьем курсе у нас была такая задача на экзамене, только про лист бумаги. Интернет отупляет людей.

Как решать подобные задачки?