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Scienza

Nei film che ritraggono il rientro del programma Apollo, c'è sempre un riferimento all'angolo di approccio. Troppo ripido, brucia, troppo superficiale, “salta via” l'atmosfera. Come funziona quest'ultimo?

Bentornati ad un'altra favoloso edizione delle domande di cultura generale !

Questa volta abbiamo cercato una curiosità scientifica :

Il velivolo sta effettivamente “rimbalzando” fuori dall'atmosfera, o l'angolo di entrata è semplicemente troppo basso per penetrare? Mi sento come se i film dessero sempre l'impressione che sarebbero stati sparati nello spazio per sempre, ma cosa succederebbe davvero e perché? Sarebbero davvero sfuggiti alla gravità terrestre alla loro velocità data, o avrebbero semplicemente un'orbita così massiccia che la lunghezza del volo sopravviverebbe alle loro scorte rimanenti?

Ed ecco le risposte degli esperti:

Il modulo di ingresso dell'Apollo ha volato attraverso l'alta atmosfera non proprio a pancia in giù: questo ha fornito un po 'di portanza, che gli ha permesso di controllare la sua direzione di volo e ha fatto sì che l'ingresso atmosferico avvenisse più lentamente e in modo sicuro.

Un altro fattore è che l'orbita è meno bruscamente curva rispetto alla superficie terrestre, in modo che anche senza ascensore, c'è la possibilità di “perforare” l'atmosfera e uscire dall'altra parte.

Il risultato netto è che con un angolo di entrata troppo basso, il veicolo spaziale potrebbe tornare di nuovo in un'orbita ellittica alta. Non andrà veloce come prima, quindi non sfuggirà alla gravità terrestre e non tornerà sulla Luna, ma potrebbero passare ore o giorni prima che completi l'orbita e torni di nuovo nell'atmosfera. Il problema è che a quel punto tutti saranno morti, dal momento che il modulo di comando non ha carburante o ossigeno di riserva.

Le capsule Apollo sono entrate nell'atmosfera alla velocità di fuga o leggermente inferiore e l'atmosfera le ha rallentate ulteriormente, quindi non c'era il rischio di perdersi nello spazio. Ma se lasci di nuovo l'atmosfera non atterrerai dove volevi, e non nel momento in cui intendevi, e non necessariamente con l'angolazione giusta per farlo in sicurezza. Il tuo supporto vitale potrebbe essere problematico, il tuo scudo termico potrebbe essere stressato troppo, potresti finire per schiantarti su un terreno solido, sei lontano dagli esperti addestrati per aiutarti. Salta il rientro è una vera manovra, ma non vuoi farlo in modo imprevisto.

Il modulo di comando Apollo ha prodotto un po 'di sollevamento, avendo un massa così invece di volare con lo scudo termico davanti a sé, volerebbe con una leggera angolazione. Il rapporto tra portanza e resistenza era di circa 0. 37, ovvero forza di portanza 37% della forza di trascinamento. Al contrario, aeroplani e uccelli hanno comunemente rapporti L / D tra e 20, ovvero forza di sollevamento dieci volte la forza di trascinamento.

Ruotando la capsula è possibile modificare la direzione di sollevamento. Sollevare verso l'alto e la velocità di discesa della capsula viene ridotta, lateralmente per sterzare lateralmente o verso il basso la capsula scenderà più velocemente. Lasciando girare la capsula, le forze di portanza si annullano. Ciò ha permesso alla capsula di atterrare all'interno di un'area bersaglio di poche miglia di diametro; un rientro incontrollato sarebbe molto meno preciso.

Apollo era progettato per pilotare un rientro in sollevamento, ma non un salto “completo”

Ma forse il fattore più significativo è l'altitudine del perigeo del rientro. Se è troppo alto, il veicolo spaziale potrebbe semplicemente volare attraverso l'atmosfera superiore e proseguire senza incontrare abbastanza trascinamento per farlo cadere, specialmente per qualcosa che torna dalla Luna e quindi su un'orbita molto ellittica.

“L'imbarcazione sta effettivamente” rimbalzando ” atmosfera o l'angolo di entrata è troppo basso per penetrare? “

No, non rimbalza . Se sei nello spazio ed entri nell'atmosfera, ciò che accadrà dipenderà da alcune cose. La tua velocità e l'angolo in cui inserisci. Tieni presente che questi termini sono tutti relativi.

Diamo un'occhiata alla velocità e presumiamo che l'angolo che hai entrare nell'atmosfera è tale che non cadrai a terra se potessi continuare sullo stesso identico percorso.

Se la tua velocità è “bassa”, la resistenza atmosferica ti rallenterà abbastanza da cambiare l'angolo e alla fine toccherai il suolo.

Se la tua velocità è alta, la resistenza atmosferica non ti rallenterà abbastanza e alla fine attraverserai l'atmosfera e tornerai nello spazio. Questa è la parte che salta.

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Diamo un'occhiata all'angolo e supponiamo che la velocità di ingresso sia una costante.

Se entri da un angolo basso o poco profondo e passi a malapena attraverso l'atmosfera. la resistenza non ti rallenterà abbastanza da farti passare attraverso l'atmosfera e tornare nello spazio. questa è la parte che salta.

Se entri con un angolo alto o ripido. Andrai in profondità nell'atmosfera e il trascinamento ti rallenterà così tanto che alla fine toccherai il suolo.

Ci sono ovviamente variazioni di velocità e angolo, alcune delle quali perdi abbastanza velocità e colpisci il suolo. Alcuni dei quali attraversi l'atmosfera. Ma in nessuno di questi casi, letteralmente “rimbalzi” sull'atmosfera.

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“Mi sembra che i film lo facciano sempre sembrare come se fossero stati lanciati nello spazio per sempre, ma cosa succederebbe davvero e perché? “

Dipende sulle circostanze esatte. Angolo di ingresso, velocità, densità atmosferica, ecc. I film non vengono scritti aspettando che le persone capiscano nulla di tutto ciò. Sono anche fatti per essere drammatici.

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“Potrebbero effettivamente sfuggire alla gravità terrestre al loro dato velocità, o avrebbero solo un'orbita così massiccia che la lunghezza del volo supererebbe le loro scorte rimanenti? “

Due scenari, se passi per l'atmosfera.

Scenario uno, la velocità e l'angolo di uscita sono abbastanza alti da sfuggire alla gravità terrestre e via! ci vediamo nella prossima vita.

Scenario due, la velocità e l'angolo di uscita sono tali da non sfuggire alla gravità terrestre e finire in un orbita ellittica. Ma attraverserai di nuovo l'atmosfera. E di nuovo. e di nuovo. fino a quando alla fine la tua velocità non è stata abbassata abbastanza per trascinamento da non passare attraverso l'atmosfera, trascina ti rallenta troppo e colpisci il suolo.