Come brucia un’astronave nell’atmosfera? | Spazio | Cina | Tecnologia | NASA | Scienza | Notizie di scienza | Notizie sulla tecnologia Malayalam

Il mondo si chiede da giorni dove sia atterrato il missile cinese Long March 5B, sfuggito al controllo durante una missione spaziale. Questa paura si è conclusa quando i detriti del missile sono caduti nell’Oceano Indiano. Gli scienziati erano sicuri che la navicella si sarebbe bruciata prima di frantumarsi e che i detriti sarebbero caduti prima di essere frantumata. Questo è esattamente quello che è successo. Perché un razzo brucia quando entra di nuovo nell’atmosfera dallo spazio? Se brucia naturalmente, come si può evitare questo incendio su veicoli spaziali, come lo Space Shuttle, che devono essere riportati sulla Terra in sicurezza dopo una missione spaziale? Questo articolo fornisce risposte semplici a queste domande.

L’atmosfera è l’atmosfera tra la Terra e lo spazio, che può essere immaginata come una copertura attorno alla Terra. (Sebbene sia comunemente indicata come atmosfera, la densità dell’aria diminuisce gradualmente man mano che si alza sopra la superficie terrestre; circa uno su mille la densità dell’aria al livello del mare è di circa 50 km). Si ritiene generalmente che un veicolo spaziale disceso dallo spazio (sia esso un veicolo spaziale artificiale o un meteorite naturale) sia entrato nell’atmosfera quando ha raggiunto i 100 km sul livello del mare (questo è il “ritorno” del veicolo spaziale, come è partito qui) .

Quando entrano nell’atmosfera dallo spazio, la velocità di questi veicoli sarà molto più alta e aumenterà gradualmente man mano che si avvicinano alla Terra. Non basta dire “grande velocità”, un’auto può essere circa 25 volte o più della velocità del suono! Questa velocità era 36 volte superiore a quella della navicella spaziale americana Apollo: circa 43.000 chilometri all’ora! Quando un oggetto entra in contatto con l’atmosfera a una velocità così elevata, gran parte di quella velocità viene convertita in energia termica per attrito (si noti che il palmo si sente caldo perché si sfrega semplicemente l’uno contro l’altro, sebbene esempio). Allo stesso tempo, le onde di pressione speciali, che sono supersoniche, aumentano notevolmente il calore (il calore di queste onde di pressione è molto più alto di quello dell’attrito). In questo modo, la temperatura dell’aria che si avvicina alla superficie del veicolo che entra nell’atmosfera diventa molte volte superiore a quella dei metalli ordinari.


Figura 1: Avatar della navicella Apollo che entra nello spazio: la parte esterna è lo scudo termico

Le temperature vicino allo scudo anteriore di Apollo sono stimate a 11.000 ° C. A una temperatura così elevata, le particelle nell’aria subiscono cambiamenti, inclusa la decomposizione. Poiché questo calore è molto superiore a quello dei materiali da costruzione, brucia nell’atmosfera senza sistemi di assorbimento del calore o isolamento termico. Se i veicoli venissero abbandonati dopo la missione spaziale, sarebbero ridotti in cenere in questo modo. Questo tipo di incendio doloso è avvenuto perché la missione della nave cinese non è stata completata ma ha perso il controllo. Si teme che i loro relitti possano cadere in aree popolate perché non sono sotto controllo.

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Ma come si può evitare questo nei veicoli spaziali che devono tornare sani e salvi sulla Terra come Apollo? È progettato con uno speciale scudo termico. Lo scudo è in grado di resistere alle alte temperature (lo scudo può essere autoinfiammabile per proteggere la navicella dall’assorbimento del calore). Inoltre, i loro schermi sono sagomati in modo che il calore dell’onda di pressione non cada direttamente sulla superficie (Fig.1). L’inclinazione al momento dell’ingresso nell’atmosfera riduce notevolmente la sua energia cinetica. Se l’energia cinetica viene ridotta in questo modo, diminuirà anche la temperatura dovuta all’attrito e alla pressione. Questo design, costruzione e controllo del movimento elimina la possibilità di un incendio. La navetta spaziale statunitense Columbia (Figura 2) si è schiantata nel 2003 dopo che un impatto meccanico ha perforato lo scudo termico.


Navi spaziali statunitensi
Figura 2: La sonda spaziale Columbia che esplode in fiamme dopo un ritorno atmosferico (2003)

In breve, le alte velocità, combinate con l’attrito atmosferico e le onde di pressione, rendono questa antenna pronta per le navi di sopravvivenza. Queste ustioni spontanee possono essere considerate una benedizione sotto mentite spoglie per le navi che potrebbero perdere il controllo e non avere passeggeri a bordo.

L’autore è Lecturer e Vice Chair, Department of Space, Demid University, Amrita University, Coimbatore. In precedenza, ha lavorato come manager nell’ufficio di Pune della società statunitense ANSYS Fluvant. E-mail: ARSrikrishnan@gmail.com

Riepilogo in inglese: come fa un’astronave a bruciare nell’atmosfera?

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