La spirale vers le bas dans le sens que vous voulez dire n'est pas possible, la raison en est que lorsqu'un vaisseau spatial est en orbite autour de la Terre, il se déplace extrêmement vite par rapport à la surface, ce n'est pas que l'espace soit si haut, mais qu'un vaisseau spatial a besoin pour voyager très vite pour orbiter. Donc, pour rentrer, ce n'est pas la vitesse de chute qui doit être perdue, mais la vitesse de orbite . Pensez au vaisseau spatial qui survole très rapidement la surface de la Terre, mais pas si haut - c'est en orbite. Maintenant, pensez à ce qu'il faudrait faire pour tourner en spirale, il aurait besoin de se débarrasser de toute cette vitesse orbitale - tout cela - et de commencer à se déplacer dans la direction opposée, en d'autres termes, il devrait déjà avoir perdu toute cette orbitale. vitesse, avant qu'il ne puisse tourner en spirale! C'est pourquoi il n'est tout simplement pas possible de descendre en spirale de l'orbite.

Lorsqu'ils rentrent, les vaisseaux spatiaux entrent à un angle très faible et parcourent donc un long chemin à travers l'atmosphère, la densité augmentant progressivement. Si l'angle est trop faible, il sautera dans l'espace, si l'angle est trop raide, il sera détruit par la chaleur et les forces. Les vaisseaux spatiaux entrent donc déjà d'une manière aussi douce que possible.

Voir par exemple cette page sur les couloirs de rentrée

Comme vous pouvez le voir sur l'image, dans un sens, un vaisseau spatial descend en spirale lorsqu'il rentre, mais il tourne autour du globe terrestre. Mais c'est parce que la Terre est un globe, considéré à partir du cadre de référence de la surface de la Terre, la trajectoire de rentrée ressemble plutôt à une ligne droite.

Trois contraintes majeures doivent être prises en compte:

• décélération maximale (l'équipement et les éléments structurels peuvent supporter des g beaucoup plus élevés que l'équipage, donc il s'agit de limites médicales);
• flux de chaleur de pointe qui permet de déterminer les températures les plus défavorables auxquelles la structure de l'engin spatial est chauffée lors de la rentrée (le transfert et la dissipation de chaleur ne sont pas instantanés);
• charge thermique totale - le vaisseau spatial accumule la chaleur plus rapidement qu'il ne la rayonne / la convecte, augmentant les températures intérieures, peut-être au-delà de ce que l'équipage et l'avionique peut tolérer. Les dissipateurs thermiques sont conçus pour atténuer ce problème.

La charge thermique totale à absorber / réémettre est inférieure lors d'une rentrée normale à celle d'une trajectoire lente en "spirale".

Veuillez également noter que pour maintenir une trajectoire en spirale, vous avez besoin d'une source de portance toujours croissante, car plus vous allez lentement, moins votre engin génère de portance . L'ajout de moteurs et de carburant pour maintenir la portance augmente la masse initiale à mettre en orbite de plusieurs ordres de grandeur, rendant ainsi toute l'affaire beaucoup plus coûteuse.

En entrant dans l'atmosphère en revenant de la Lune (ou d'autres planètes) , il est en effet possible de diviser la charge thermique en au moins deux phases (avec un certain refroidissement radiatif entre les deux), à savoir. Ignorer la rentrée, mais la trajectoire qui en résulte n'est pas une spirale.

C'est un équilibre précaire entre le chauffage et la dissipation thermique - il semble que la dissipation thermique - la perte de chaleur - soit significativement plus faible dans une atmosphère mince que dans une atmosphère beaucoup plus dense. Pendant ce temps, le chauffage dû à la résistance de l'air augmente beaucoup plus tôt.

Si vous «plongez» dans une atmosphère profonde, cela peut éliminer la chaleur produite très rapidement. À quelle vitesse? Eh bien, le chiffre approximatif est de 0,2 gigawatt pendant la panne de communication. C'est l'énergie qui est dissipée sous forme de plasma incandescent entourant la capsule plongeante.

Maintenant, si vous voulez descendre lentement, vous devrez surtout dépendre du refroidissement radiatif. Et cela prend du temps. Combien de temps?

Soyons généreux, et laissons notre embarcation dissiper 20 kilowatt d'énergie lors de la descente. Et soyons plutôt légers, à peine 5 tonnes.

$ E_k = 0.5 \ cdot 5000kg \ cdot (7800m / s) ^ 2 = 304 GJ = 3.04 \ cdot10 ^ {11} J $

C'est ce que nous devons dissiper à 20 KW.

$ 3 \ cdot 10 ^ {11} J / t = 20000W $

$ t = 3 \ cdot 10 ^ {11} / 20000 [s] $

$ t = 1.5 \ cdot 10 ^ 7 s $

Cela revient presque à une demi-année .

Bien sûr, avec le temps, le refroidissement par convection augmentera, la dissipation thermique augmentera et le taux de descente pourra être augmenté, de sorte que le chiffre ne serait pas que mauvais, mais nous cherchons toujours à semaines de temps de descente si nous ne «plongons» pas l'engin dans une atmosphère suffisamment dense pour éliminer la chaleur aussi vite qu'elle est créée.

Se rendre dans l'espace est difficile et coûteux, donc les concepteurs de vaisseaux spatiaux essaient naturellement de minimiser les poids partout. Cela conduit à ce que les vaisseaux spatiaux soient principalement sous forme de capsules utilisant des parachutes, plutôt que des corps ailés, car pour les vaisseaux spatiaux avec de meilleures formes aérodynamiques, vous devez soulever plus de poids en orbite - vous portez toutes ces ailes ou même simplement avec un rapport surface / volume plus élevé. pour les vaisseaux spatiaux.

Les capsules ont des capacités aérodynamiques modestes, elles ne peuvent pas maintenir le vol horizontal pendant longtemps, car elles perdent de la vitesse. Ils atterrissent donc pour la plupart rapidement, ce qui entraîne une décélération plus élevée en cours de route. Les vaisseaux spatiaux ailés peuvent perdre relativement peu de vitesse - et donc de hauteur de vol - par unité de temps, ils décélèrent plus doucement, mettent plus de temps à atterrir et peuvent même sauter hors de l'atmosphère, par exemple, pour dissiper de la chaleur.

Capsules peuvent également effectuer des manœuvres similaires (par exemple, double plongée dans l'atmosphère), elles sont simplement plus limitées, car elles doivent perdre plus de vitesse horizontale pour obtenir la même vitesse verticale. Vous pouvez, par exemple, revenir de la Lune dans un vaisseau spatial capsule, sauter doucement la haute atmosphère pour simplement abaisser l'apogée de votre orbite et revenir dans l'espace jusqu'au périgée suivant. Si votre objectif est d'atterrir bientôt, vous ne voulez pas réduire la vitesse trop lentement, mais théoriquement vous le pouvez.

Étant donné que la plupart des vaisseaux spatiaux sont des capsules, ils sont limités à des retours d'accélération élevés, tandis que des vaisseaux plus chers avec une bonne aérodynamique peut - et fait - des retours plus doux, plus longs, en temps et en distance parcourus. Ces retours, suivant la courbure de la Terre, peuvent être considérés comme des spirales.

Il existe des projets pour équiper un vaisseau spatial ayant une aérodynamique modeste avec des boucliers thermiques gonflables, ce qui fournirait un contrôle aérodynamique beaucoup plus important lors de l'atterrissage, voir par exemple. https://space.skyrocket.de/doc_sdat/irdt-fregat.htm. Il y a des résultats prometteurs, mais je dirais que ces projets n'ont pas encore quitté la phase R&D.