En general, una pequeña advertencia: el rendimiento será de solo 20 minutos.
Por lo tanto, solo tengo tiempo para darle una idea aproximada de cómo se organiza el aterrizaje.
Si desea volar en un verdadero Shuttle, asegúrese de leer las instrucciones de uso. Además, necesitará una máquina del tiempo, ya que el último transbordador aterrizó hace más de cinco años.
Ahora viven en museos y no pueden despegar. Sin embargo, yo, como todos ustedes, he estado en un estado de negación de este hecho durante los últimos cinco años. Especialmente tú, Steve Feldman. Entonces, en mi mundo, el transbordador todavía está volando y usaremos el presente para esta conversación.
Entonces comencemos. Nuestro objetivo es aterrizar en la pista (en adelante, Pista) en el Centro Espacial Kennedy en Florida, pero supongamos que ahora volamos en órbita sobre América del Sur a una velocidad de 27,700 km [por hora] en la dirección equivocada.
Bueno, no podemos darnos la vuelta. Cambiar la dirección en órbita requiere costos de energía locos. Entonces, ¿qué hacemos?
Bueno ...
En principio, nada. Resulta que la Tierra está girando, lo que significa que el Centro Espacial Kennedy mismo vendrá a nosotros, solo tienes que esperar.
Entonces, en este turno, cuando volamos al Centro Espacial Kennedy, ¡simplemente nos detenemos! Siempre hace eso.
Resulta que todavía estamos volando a velocidades superiores a 27.700 km / h. Para que puedas imaginar lo rápido que es, la pista en la que estamos a punto de aterrizar tiene una longitud de 4.500 metros. Estos son aproximadamente 40-45 campos de fútbol, dependiendo de lo que consideres un campo de fútbol.
Esta es una de las pistas más largas del mundo, pero a nuestra velocidad actual, volaremos toda su longitud en solo seis décimas de segundo. Podríamos llegar de Nueva York a Londres en solo 12 minutos. Entonces, debemos reducir la velocidad. Fuertemente
Bueno, el transbordador tiene grandes motores con toneladas de potencia para retrasarnos. ¡Así que vamos a ejecutarlos nuevamente! Ejem ... se vuelve ... un poco incómodo. Usted ve, nosotros, por así decirlo, nos quedamos sin combustible. En nuestra defensa, digamos que el lanzamiento es, de hecho, una tarea costosa. Estos dos propulsores a los lados, queman 1.1 millones de libras o quinientos mil kilogramos de combustible sólido en solo dos minutos, y luego los tiramos a la basura.
Este gran tanque exterior naranja contiene otros 1.6 millones de libras, o setecientos veinticinco mil kilogramos de combustible líquido para los tres motores principales del Shuttle, pero después de un lanzamiento de ocho minutos, también estaban vacíos. Entonces debemos tirarlos. Adios
Todo lo que queda son estos pequeños motores orbitales de derivación, que juntos producen menos del 1% del empuje de los motores principales. No podrán frenarnos a una velocidad de 27.700 km / h, pero hay un truco.
De hecho, no necesitamos reducir la velocidad tanto. Si reducimos la velocidad en solo 360 km / h, eso será suficiente para comenzar a caer en la atmósfera, donde la resistencia del aire puede hacer el resto del trabajo.
Por lo tanto, quemamos combustible para salir de la órbita, lo que lleva unos tres minutos, utilizando motores de derivación orbitales. Después de eso, solo iremos a la deriva durante aproximadamente media hora antes de llegar a la atmósfera. ¡Pero no podemos entrar en la atmósfera al revés!
En primer lugar, nos veremos ridículos, PERO lo que tal vez sea más importante, la resistencia del aire es tan grande que al final nos derretiremos. Luego, elevamos el ángulo de ataque a 40 grados. Este es el ángulo entre la dirección a la que te atrae la velocidad y la dirección a la que se dirige la proa del barco.
En este ángulo, nuestro cuerpo de aluminio fusible se puede proteger con más de 20,000 baldosas de silicio, así como estos paneles reforzados de carbono-carbono en la nariz y el borde frontal de las alas.
Dato interesante: las superficies del aparato orbital que se calientan están cubiertas con estas placas térmicas, así como con tela nomex, que cubre las alas y
Puertas de carga. Todo esto no se parece a un avión ordinario, pero está bien, de vuelta al descenso.
Entonces, si todo va bien, debemos entrar en contacto con las primeras capas de la atmósfera a una altitud de 122 km, aproximadamente a 8000 km de nuestro sitio de aterrizaje.
Todo esto está bien, pero después de unos minutos hay algún problema. Tenemos alas! Y las alas crean elevación, y a medida que se sumergen en el aire más denso, generan tanta elevación que en realidad comenzamos a elevarnos y abandonar la atmósfera nuevamente.
Esto no es muy bueno. En realidad necesitamos seguir bajando. Bueno, podríamos levantar la nariz aún más ... Esto aumentaría la resistencia y disminuiría la elevación, pero corremos el riesgo de sobrecalentamiento, exceder las cargas o simplemente perder el control del orbitador.
Entonces, no podemos cambiar nuestro ángulo de ataque, lo que significa que no podemos cambiar cuánto levantamiento generamos. Sin embargo, podemos cambiar la dirección de esta fuerza. No tiene que ser hacia arriba.
Si nos inclinamos hacia la derecha o hacia la izquierda, podemos dirigir nuestra fuerza de elevación hacia un lado y no hacia arriba. Bueno, esto realmente nos permitirá controlar la tasa de disminución. Con un ángulo de balanceo más pronunciado, crearemos menos fuerza de elevación dirigida hacia arriba, de modo que bajaremos más rápido. De la misma manera, con un ligero balanceo, generaremos más elevación superior, por lo que no caeremos tan rápido.
Pero esto plantea una pregunta interesante: ¿qué tan rápido queremos bajar? De hecho, la entrada a la atmósfera es un gran problema de distribución de energía. Tenemos mucha velocidad y mucha distancia que superar. El objetivo es reducir la velocidad de tal manera que supere la distancia deseada.
Si disminuimos la velocidad demasiado rápido, no alcanzaremos el lugar de aterrizaje, y si reducimos la velocidad demasiado lentamente, pasaremos rápidamente por el Centro Espacial Kennedy y chocaremos en el Océano Atlántico, que también es malo. Por lo tanto, descubrimos que para controlar el descenso, solo necesitamos cambiar el ángulo del talón. Pero, ¿cómo controlamos el frenado (qué tan rápido disminuimos la velocidad)?
Recuerde, antes que nada, disminuimos la velocidad porque nos enfrentamos al aire. Si queremos reducir la velocidad aún más, todo lo que necesitamos es más aire. ¿Y dónde hay más aire? Por supuesto, más bajo en la atmósfera: se vuelve más denso a medida que desciendes.
Así que descubrimos las herramientas adecuadas para controlar la desaceleración, porque si acumulamos más, caeremos más rápido, como ya sabe. Entonces es más probable que alcancemos aire denso, y el aire denso nos ayudará a reducir la velocidad con más fuerza.
Por el contrario, para dar un giro más pequeño, no bajaremos tan rápido, por lo que estaremos más tiempo en el aire, lo que significa que el frenado será más lento.
Entonces, solo hay un problema: estamos comenzando a implementar. El ángulo de balanceo no ayuda como esperábamos originalmente. Por lo tanto, la NASA recurrió a sus ingenieros. “¡Este es un problema muy serio! ¡No podemos tomar y aterrizar en Panamá! ”
Y los ingenieros respondieron: “Bueno, entonces simplemente vuélvanse para otro lado. Esto no es ciencia espacial, y ¿por qué estás perdiendo el tiempo, Steve?
Entonces, obtenemos una curva en forma de S para el descenso, pero funciona. Por lo tanto, antes de continuar, veamos qué aprendimos. Comenzamos con una maniobra de desorbita que dura unos tres minutos. Luego nos desplazamos a las densas capas de la atmósfera y en el proceso establecemos el ángulo de ataque a 40 grados para que el escudo térmico nos pueda proteger. Tan pronto como ingresamos a la atmósfera, todo está controlado por un ángulo de balanceo. Si parece que volaremos sobre la franja, entonces aumentemos el rollo y reduzcamos la velocidad más rápido. Y si nos enfrentamos a una escasez, reducimos el rollo y la desaceleración no ocurre tan rápido. E incluso si nos desviamos demasiado de la meta, solo tenemos que girar en la dirección opuesta, haciendo los llamados "giros de equilibrio". Entonces se les llama en la NASA.
Esta es una foto del regreso del último Shuttle durante la misión STS-135. Algo interesante acerca de este brillo al entrar: técnicamente, esto no es un incendio, aunque es muy similar. Este es, de hecho, un gas caliente que está tan caliente que los electrones se separan de sus átomos y moléculas, y comienzan a brillar, este suave color naranja. Este es otro estado de la materia llamado plasma, que, incluso si nunca escuchó de él, lo vio constantemente, en forma de letreros de neón, rayos y, lo más importante, el Sol es una gran bola de plasma luminosa.
Ahora, mientras disminuimos la velocidad, obtenemos menos de este plasma y recibimos menos calor, por lo que nos preocupamos menos por derretirnos. Pero estamos cada vez más preocupados con solo caer por el aire. Realmente estamos pasando de una nave espacial a un avión.
A una velocidad de 13,000 km / h, comenzamos a bajar la nariz, bajando nuestro ángulo de ataque. Luego, a una velocidad de 2750 km / h, cambiamos a un modo de control completamente diferente llamado Gestión de energía en la zona terminal, o TAEM.
Ahora volamos como un avión. Muy mal avión. No tenemos motores, pero funcionamos más o menos como un avión. Levantamos la nariz para controlar nuestra velocidad de descenso.
Rodamos para girar, y todavía tenemos esta cosa de caída de velocidad que puede abrirse y cerrarse para ayudarnos a controlar nuestra velocidad de vuelo.
Además, hasta ese momento volamos en piloto automático. El piloto automático está controlado por cinco de estas computadoras de respaldo, cada una con un megabyte completo de memoria. No podría poner allí ni una foto desde el teléfono, pero él manejó el Shuttle bastante bien.
Pero cuando se acerca a la pista, el Comandante toma el control, este modo se llama CSS, es decir Control de dirección de palanca (no hojas de estilo en cascada). Sin embargo, el Shuttle está controlado por computadora, de hecho, esto significa que las computadoras controlan todo sin detenerse. Incluso durante CSS, la computadora simplemente finge dejar volar a las personas, como en una rutina.
Nota: ningún piloto de Shuttle quiere ser llamado copiloto. Es simplemente ofensivo. En general, en el asiento izquierdo tenemos un comandante que controla el vuelo. Y en el asiento derecho, tenemos un piloto. Y no vuela.
No estoy muy seguro de que la NASA no haya hecho esto para confundir a los medios, porque funciona muy bien.
Pero volvamos a TAEM. TAEM nos lleva más allá de la línea central de la pista, y luego a lo largo de esta espiral imaginaria llamada el cono de alineación del curso. Si todo salió bien, estaremos alineados con la pista y planificaremos desde una altura de 3000 metros.
Por supuesto, si estuviéramos en un avión regular, "planear" significaría una trayectoria de descenso de tres grados a una velocidad de aproximadamente 255 km / h, con una velocidad de descenso de aproximadamente 230 metros por minuto. Pero esto no funciona para nosotros. El Shuttle tiene alas cortas y una nariz grande, gruesa y redonda.
Se le llama cariñosamente un ladrillo volador.
Los astronautas de la NASA están entrenando en una aeronave Gulf Stream II modificada, que, para simular la no aerodinámica del Shuttle, vuela con el tren de aterrizaje y con los motores de empuje inverso.
Por lo tanto, necesitamos un descenso, un poco más adecuado para un ladrillo con un ángulo de inclinación de 20 grados, una velocidad de 555 km / hy una velocidad de descenso de más de 3050 metros por minuto.
Para proporcionarle contexto, qué tan alta es la velocidad de descenso de 3050 metros por minuto, es de aproximadamente 190 km / h. Esta es la velocidad crítica para un paracaidista de caída libre.
Obviamente, no aterrizaremos así, así que a una altitud de 600 metros, comenzamos a levantar la nariz a un estado llamado maniobra previa al aterrizaje. Estamos desperdiciando la energía que tenemos en forma de velocidad de vuelo a cambio de reducir nuestra loca velocidad de descenso. Los chasis están disponibles a 91 metros.
Esperamos hasta el último minuto, ya que el chasis causa una fuerte resistencia, y después de su lanzamiento en vuelo, ya no se pueden levantar. Cruzamos la pista solo 8 metros, la velocidad de vuelo cae como loca. El contacto se produce a una velocidad de 410 km / h, se despliega el paracaídas de frenado y la nariz desciende gradualmente.
Solo una hora y cinco minutos después de nuestra maniobra de frenado en la parte posterior del planeta, aterrizamos en el transbordador espacial.
... desde el espacio!
Naturalmente ¿Dónde más lo plantarías?
Te mostraré cómo se ve desde el punto de vista del piloto, porque como piloto, creo que esto es lo más genial en principio.
Por supuesto, ninguno de aquellos a quienes les mostré esto está de acuerdo en que esto es lo mejor de la historia, pero espero que Steve esté de acuerdo.
Este es el aterrizaje nocturno del STS-115. Estamos volando alrededor del cono de alineación del curso en este momento. Miramos a través de la pantalla visual del piloto. Estos son todos estos números verdes intermitentes. La velocidad de vuelo se indica a la izquierda. Tenemos aproximadamente 260-270 nodos. A la derecha está la altura. Ahora vamos por debajo de los 8500 metros. Pronto desde arriba, verá la costa este de Florida apareciendo a la vista.
Estas son luces al sur del Centro Espacial Kennedy.
En el centro de la pantalla hay un cuadrado con una especie de diamante borroso que emana de él. Este diamante muestra nuestro curso. En general, el comandante, de hecho, ahora está tratando de llevar esta caja al diamante, y esto mantendrá al Shuttle en el camino correcto de descenso a lo largo del Cono de Alineamiento del Curso. Por cierto, este cuadro se convertirá en un círculo después de un tiempo ... Esto no es muy importante. Bueno, eso es importante, pero no quiero explicar cómo. En la parte inferior, que ahora ha desaparecido, porque el control está abierto, aparentemente, esto está aquí, dice: CSS, y HDG está escrito arriba, es decir. por supuesto Este es el cono de alineación del curso, y a la derecha hay una línea horizontal con un par de triángulos apuntando hacia él. El triángulo superior muestra el freno de aire donde está ahora. Está abierto a aproximadamente el setenta por ciento, y el triángulo inferior muestra dónde quiere colocar la computadora, que actualmente es el mismo. Verá cómo realiza ajustes mientras se mueve, y hará un gran ajuste a 900 metros (poco antes de aterrizar).
Aquí la pista aparece a la vista, y desde 3000 metros. Dejaré que los astronautas hablen por sí mismos, porque creo que esto es mucho más interesante. La voz principal que escuchará es el piloto hablando con el comandante durante el aterrizaje.
Piloto (PMT): "Correcto".
Especialista de misión 2: "Trail of Flaps".
PLT: "Así que aquí está, 9000".
PLT: "Dos más y dos, parece apropiado".
Comandante (CRA): "Estoy de acuerdo".
PLT: "8000".
KDR: "Viento débil en cubierta".
PLT: "7000".
PLT: "Estás yendo bien".
KDR: "Estoy de acuerdo".
PLT: "6000".
PLT: "Está bien, 5000. Mi radar está bien, tu radar está bien".
KDR: "Estoy de acuerdo".
PLT: "Veré el dispositivo de captación de imágenes y
vamos 3 ... unos 3000. "
KDR: "3000. Frenos de aire ".
PLT: "... parece que los frenos de aire se mueven alrededor de los 27".
KDR: "Bien".
PLT: "Bien, 2000. Preplante. Chasis listo ".
KDR: "Te entendí, antes del embarque".
PLT: “Te veo en el preplante. Veo que estás un poco atrasado. Se ve apropiado. 1000. La velocidad máxima es 313. 400. "
KDR: "Chasis liberado".
PLT: “Y aquí está el chasis. El chasis se mueve. Te veo caer en el bar. Puede agregar una interfaz si aún no la ha agregado. Eso lo demuestra un poco alto ".
KDR: "Estoy de acuerdo".
PLT: “Alto, hay cien pies. 255. Mucha energía. La corrección es excelente. Hay 50. Veo que la nariz se levanta. 30, 230. Bueno, no demasiado alto, todavía no es tiempo. Aqui esta Hay 22, 10. Puedes comenzar a bajarlo. Así que aquí está, 7, 6, 5, 4, 3. Toque. Hay un paracaídas.
KDR: "Estoy extinguiendo la rotación".
PLT: “Y te veo bajar un año y medio. Abajo uno y medio. Abajo uno y medio. Buen toque.
MODERADOR: Entonces, recuerde: los motores no están disponibles para ellos, por lo que esta es la única oportunidad para aterrizar. También me gustaría señalar que este video comenzó hace unos tres minutos y medio a 11 kilómetros. Esta es una altitud de vuelo bastante típica para un avión. Así que imagine al capitán de su avión diciendo: “Damas y caballeros, estamos comenzando nuestro descenso inicial a Filadelfia (o en algún lugar). Pronto estaremos en la tierra.
Y por "tiempo cercano", quiere decir tres minutos y medio. Pero el transbordador voló de esa manera, y eso fue todo.
Gracias
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