Im Allgemeinen eine kleine Einschränkung: Die Leistung beträgt nur 20 Minuten.
Daher habe ich nur Zeit, Ihnen eine ungefähre Vorstellung davon zu geben, wie die Landung angeordnet ist.
Wenn Sie ein echtes Shuttle fliegen möchten, lesen Sie bitte die Gebrauchsanweisung. Außerdem benötigen Sie eine Zeitmaschine, da das letzte Shuttle vor mehr als fünf Jahren gelandet ist.
Jetzt leben sie in Museen und können nicht abheben. Trotzdem habe ich, wie Sie alle, diese Tatsache in den letzten fünf Jahren geleugnet. Besonders du, Steve Feldman. In meiner Welt fliegt das Shuttle also immer noch und wir werden das Geschenk nur für dieses Gespräch nutzen.
Also fangen wir an. Unser Ziel ist es, auf der Landebahn (im Folgenden als Landebahn bezeichnet) im Kennedy Space Center in Florida zu landen. Nehmen wir jedoch an, wir fliegen jetzt im Orbit über Südamerika mit einer Geschwindigkeit von 27.700 km [pro Stunde] in die falsche Richtung.
Wir können uns nicht einfach umdrehen. Das Ändern der Richtung in der Umlaufbahn erfordert verrückte Energiekosten. Was machen wir also?
Nun ...
Im Prinzip nichts. Es stellt sich heraus, dass sich die Erde dreht, was bedeutet, dass das Kennedy Space Center selbst zu uns kommt. Sie müssen nur warten.
Wenn wir also in dieser Kurve zum Kennedy Space Center fliegen, halten wir einfach an! Das macht es immer.
Es stellt sich heraus, dass wir immer noch mit einer Geschwindigkeit von mehr als 27.700 km / h fliegen. Damit Sie sich vorstellen können, wie schnell es ist, hat die Landebahn, auf der wir landen werden, eine Länge von 4.500 Metern. Dies sind ungefähr 40-45 Fußballfelder, je nachdem, was Sie als Fußballfeld betrachten.
Dies ist eine der längsten Landebahnen der Welt, aber bei unserer derzeitigen Geschwindigkeit werden wir ihre gesamte Länge in nur sechs Zehntelsekunden fliegen. Wir konnten in nur 12 Minuten von New York nach London gelangen. Wir müssen also langsamer fahren. Stark.
Nun, das Shuttle hat großartige Motoren mit tonnenweise Leistung, um uns zu verlangsamen. Also lasst sie uns einfach noch einmal laufen! Ähm ... es wird ... ein bisschen unangenehm. Sie sehen, wir waren sozusagen ohne Treibstoff. Nehmen wir zu unserer Verteidigung an, dass der Start in der Tat ein teures Unterfangen ist. Diese beiden Booster an den Seiten verbrennen in nur zwei Minuten 1,1 Millionen Pfund oder fünfhunderttausend Kilogramm Festbrennstoff, und dann werfen wir sie einfach weg.
Dieser große orangefarbene Außentank enthält weitere 1,6 Millionen Pfund oder siebenhundertfünfundzwanzigtausend Kilogramm Flüssigbrennstoff für die drei Haupt-Shuttle-Triebwerke, aber nach einem achtminütigen Start waren auch sie leer. Also müssen wir sie rauswerfen. Tschüss!
Alles, was bleibt, sind diese winzigen Rangiermotoren, die zusammen weniger als 1% des Schubes der Hauptmotoren erzeugen. Sie werden uns mit einer Geschwindigkeit von 27.700 km / h nicht bremsen können, aber es gibt einen Trick.
Tatsächlich müssen wir nicht so viel langsamer fahren. Wenn wir nur um 360 km / h langsamer werden, reicht dies aus, um in die Atmosphäre zu fallen, wo der Luftwiderstand den Rest der Arbeit erledigen kann.
Daher verbrennen wir Kraftstoff, um die Umlaufbahn zu verlassen, was mit Orbital-Rangiermotoren etwa drei Minuten dauert. Danach werden wir nur noch eine halbe Stunde driften, bevor wir die Atmosphäre erreichen. Aber wir können nicht rückwärts in die Atmosphäre eintreten!
Zunächst werden wir lächerlich aussehen, ABER was vielleicht wichtiger ist, der Luftwiderstand ist so groß, dass wir am Ende schmelzen werden. Dann heben wir den Anstellwinkel auf 40 Grad. Dies ist der Winkel zwischen der Richtung, in der Sie von der Geschwindigkeit angezogen werden, und der Richtung, in die der Bug des Schiffes gerichtet ist.
In diesem Winkel kann unser schmelzbarer Aluminiumkörper mit über 20.000 Silikonfliesen sowie diesen verstärkten Carbon-Carbon-Paneelen an der Nase und Vorderkante der Flügel geschützt werden.
Interessante Tatsache: Die Oberflächen des Orbitalapparates, die erwärmt werden, sind mit diesen Thermoplatten sowie mit Nomexgewebe bedeckt, das die Flügel und bedeckt
Ladetüren. All dies sieht überhaupt nicht wie ein gewöhnliches Flugzeug aus, aber okay, zurück zum Abstieg.
Wenn also alles gut geht, müssen wir mit den ersten Schichten der Atmosphäre in einer Höhe von 122 km, ungefähr 8000 km von unserem Landeplatz entfernt, in Kontakt kommen.
Das ist alles gut, aber nach ein paar Minuten gibt es ein Problem. Wir haben Flügel! Und die Flügel erzeugen Auftrieb, und wenn sie in dichtere Luft eintauchen, erzeugen sie so viel Auftrieb, dass wir tatsächlich anfangen, uns zu erheben und die Atmosphäre wieder zu verlassen.
Das ist nicht sehr gut. Wir müssen tatsächlich weiter runter gehen. Nun, wir könnten unsere Nase noch höher heben ... Dies würde den Widerstand erhöhen und den Auftrieb verringern, aber wir laufen Gefahr, überhitzt zu werden, Lasten zu überschreiten oder einfach die Kontrolle über den Orbiter zu verlieren.
Wir können also unseren Anstellwinkel nicht ändern, was bedeutet, dass wir nicht ändern können, wie viel Auftrieb wir erzeugen. Wir können jedoch die Richtung dieser Kraft ändern. Es muss nicht nach oben sein.
Wenn wir nach rechts oder links abbiegen, können wir unsere Hubkraft zur Seite und nicht nach oben richten. Nun, dies wird es uns tatsächlich ermöglichen, die Abnahmerate zu kontrollieren. Mit einem steileren Rollwinkel erzeugen wir weniger Auftriebskraft, die nach oben gerichtet ist, so dass wir schneller nach unten gehen. Auf die gleiche Weise werden wir mit einer leichten Rolle mehr Oberlift erzeugen, damit wir nicht so schnell fallen.
Dies wirft jedoch eine interessante Frage auf: Wie schnell wollen wir untergehen? Tatsächlich ist der Eintritt in die Atmosphäre ein großes Problem der Energieverteilung. Wir müssen viel Geschwindigkeit und Distanz überwinden. Ziel ist es, die Geschwindigkeit so zu reduzieren, dass die gewünschte Distanz überwunden wird.
Wenn wir zu schnell langsamer werden, erreichen wir den Landeplatz nicht, und wenn wir zu langsam langsamer werden, rasen wir direkt am Kennedy Space Center vorbei und stürzen im Atlantik ab, was ebenfalls schlimm ist. So haben wir herausgefunden, dass wir nur den Fersenwinkel ändern müssen, um den Abstieg zu kontrollieren. Aber wie steuern wir das Bremsen (wie schnell verlangsamen wir)?
Denken Sie zunächst daran, dass wir langsamer werden, weil wir mit Luft konfrontiert sind. Wenn wir stärker verlangsamen wollen, brauchen wir nur mehr Luft. Und wo ist mehr Luft? Natürlich tiefer in der Atmosphäre - es wird dichter, wenn Sie absteigen.
Wir haben also die richtigen Tools gefunden, um die Verlangsamung zu kontrollieren, denn wenn wir mehr Bankgeschäfte tätigen, werden wir, wie Sie bereits wissen, schneller fallen. Dann werden wir mit größerer Wahrscheinlichkeit dichte Luft erreichen, und dichte Luft wird uns helfen, stärker zu verlangsamen.
Umgekehrt, um eine kleinere Rolle zu geben, werden wir nicht so schnell sinken, so dass wir länger in dünner Luft sind, was bedeutet, dass das Bremsen langsamer ist.
Es gibt also nur ein Problem: Wir beginnen mit der Bereitstellung. Der Rollwinkel hilft nicht, wie wir ursprünglich gehofft hatten. Daher wandte sich die NASA an ihre Ingenieure. „Das ist ein sehr ernstes Problem! Wir können nicht in Panama landen! “
Und die Ingenieure antworteten: „Nun, dann drehen Sie einfach in die andere Richtung. Das ist keine Raketenwissenschaft, und warum verschwendest du unsere Zeit, Steve? “
Wir erhalten also eine solche S-förmige Kurve für den Abstieg, aber sie funktioniert. Bevor wir fortfahren, wollen wir uns ansehen, was wir gelernt haben. Wir begannen mit einem Umlaufmanöver, das ungefähr drei Minuten dauerte. Dann driften wir zu den dichten Schichten der Atmosphäre und stellen dabei den Anstellwinkel auf 40 Grad ein, damit der Hitzeschild uns schützen kann. Sobald wir die Atmosphäre betreten, wird alles durch einen Rollwinkel gesteuert. Wenn es so aussieht, als würden wir über den Streifen fliegen, erhöhen Sie die Rolle und verlangsamen Sie schneller. Und wenn wir mit einem Mangel konfrontiert sind, reduzieren wir die Rolle und die Verlangsamung geschieht nicht so schnell. Und selbst wenn wir zu stark vom Ziel abweichen, müssen wir uns nur in die entgegengesetzte Richtung drehen und die sogenannten „Ausgleichsdrehungen“ machen. Also werden sie in der NASA genannt.
Dies ist ein Foto von der Rückkehr des letzten Shuttles während der STS-135-Mission. Etwas Interessantes an diesem Glühen beim Betreten: Technisch gesehen ist dies kein Feuer, obwohl es sehr ähnlich ist. Dies ist in der Tat ein heißes Gas, das so heiß ist, dass sich die Elektronen von ihren Atomen und Molekülen lösen und sie anfangen zu leuchten, diese weiche orange Farbe. Dies ist ein weiterer Materiezustand namens Plasma, den Sie, selbst wenn Sie noch nie davon gehört haben, ständig in Form von Leuchtreklamen, Blitzen und vor allem - die Sonne ist eine große leuchtende Plasmakugel - gesehen haben.
Jetzt, während wir langsamer werden, bekommen wir weniger von diesem Plasma und wir bekommen weniger Wärme, so dass wir uns weniger Sorgen um das Schmelzen machen. Aber wir sind immer mehr damit beschäftigt, einfach durch die Luft zu fallen. Wir verwandeln uns wirklich von einem Raumschiff in ein Flugzeug.
Mit einer Geschwindigkeit von 13.000 km / h beginnen wir, unsere Nase zu senken und unseren Anstellwinkel zu senken. Bei einer Geschwindigkeit von 2750 km / h wechseln wir dann in einen völlig anderen Steuerungsmodus namens Energiemanagement in der Terminalzone oder TAEM.
Jetzt fliegen wir wie ein Flugzeug. Sehr schlechtes Flugzeug. Wir haben keine Motoren, aber wir funktionieren ungefähr wie ein Flugzeug. Wir heben unsere Nase, um unsere Abstiegsgeschwindigkeit zu kontrollieren.
Wir rollen, um uns zu drehen, und wir haben immer noch dieses Geschwindigkeitsabfall-Ding, das sich öffnen und schließen lässt, um unsere Fluggeschwindigkeit zu kontrollieren.
Außerdem sind wir bis zu diesem Moment mit dem Autopiloten geflogen. Der Autopilot wird von fünf dieser Sicherungscomputer mit jeweils einem Megabyte Speicher gesteuert. Sie könnten dort nicht einmal ein Foto vom Telefon ablegen, aber er hat das Shuttle ganz gut geschafft.
Wenn sich der Commander der Landebahn nähert, übernimmt er die Kontrolle. Dieser Modus wird als CSS bezeichnet, d. H. Hebelsteuerung (keine kaskadierenden Stylesheets). Das Shuttle ist jedoch computergesteuert. Dies bedeutet, dass Computer alles steuern, ohne anzuhalten. Selbst während des CSS gibt der Computer einfach vor, Menschen fliegen zu lassen, genau wie in einer Routine.
Hinweis: Kein Shuttle-Pilot möchte als Copilot bezeichnet werden. Es ist einfach beleidigend. Im Allgemeinen haben wir auf dem linken Sitz einen Kommandanten, der den Flug kontrolliert. Und auf dem richtigen Platz haben wir einen Piloten. Und fliegt nicht.
Ich bin mir nicht ganz sicher, ob die NASA dies nicht getan hat, um die Medien zu verwirren, da es sehr gut funktioniert.
Aber zurück zu TAEM. TAEM führt uns an der Mittellinie der Landebahn vorbei und dann entlang dieser imaginären Spirale, die als Course Alignment Cone bezeichnet wird. Wenn alles gut gegangen ist, werden wir auf die Landebahn ausgerichtet und aus einer Höhe von 3000 Metern planen.
Wenn wir in einem regulären Verkehrsflugzeug wären, würde „Planen“ natürlich einen Drei-Grad-Abstiegspfad mit einer Geschwindigkeit von etwa 255 km / h und einer Abstiegsgeschwindigkeit von etwa 230 Metern pro Minute bedeuten. Das funktioniert bei uns aber nicht. Das Shuttle hat kurze Flügel und eine große, dicke, runde Nase.
Es wird liebevoll ein fliegender Stein genannt.
NASA-Astronauten trainieren in einem modifizierten Gulf Stream II-Flugzeug, das, um die Nicht-Aerodynamizität des Shuttles zu simulieren, mit dem Fahrwerk und mit Rückwärtsschubtriebwerken fliegt.
Wir brauchen also einen Abstieg, der für einen Ziegel mit einem Neigungswinkel von 20 Grad, einer Geschwindigkeit von 555 km / h und einer Abstiegsgeschwindigkeit von mehr als 3050 Metern pro Minute etwas besser geeignet ist.
Wie hoch die Abstiegsgeschwindigkeit von 3050 Metern pro Minute ist, beträgt ungefähr 190 km / h. Dies ist die kritische Geschwindigkeit für einen Fallschirmspringer im freien Fall.
Offensichtlich werden wir nicht so landen, also beginnen wir in einer Höhe von 600 Metern, unsere Nase in einen Zustand zu heben, der als Vorlandemanöver bezeichnet wird. Wir verschwenden die Energie, die wir in Form von Fluggeschwindigkeit haben, als Gegenleistung für die Reduzierung unserer verrückten Abstiegsgeschwindigkeit. Chassis sind in 91 Metern Entfernung erhältlich.
Wir warten bis zur letzten Minute, da die Chassis starken Widerstand verursachen und nach ihrer Freigabe im Flug nicht mehr angehoben werden können. Wir überqueren die Landebahn nur 8 Meter, die Fluggeschwindigkeit sinkt wie verrückt. Das Berühren erfolgt mit einer Geschwindigkeit von 410 km / h, der Bremsfallschirm wird ausgelöst, die Nase fällt allmählich ab.
Nur eine Stunde und fünf Minuten nach unserem Bremsmanöver auf der Rückseite des Planeten landeten wir das Space Shuttle.
... aus dem Weltraum!
Natürlich. Wo sonst würdest du es pflanzen?
Ich werde Ihnen zeigen, wie es aus Sicht des Piloten aussieht, denn als Pilot denke ich, dass dies im Prinzip das Coolste ist.
Natürlich stimmt keiner von denen, denen ich dies gezeigt habe, zu, dass dies das Coolste in der Geschichte ist, aber ich hoffe, Steve stimmt zu.
Dies ist die Nachtlandung des STS-115. Wir fliegen gerade um den Kursausrichtungskegel herum. Wir schauen durch die visuelle Anzeige des Piloten. Dies sind all diese blinkenden grünen Zahlen. Die Fluggeschwindigkeit wird links angezeigt. Wir haben ungefähr 260-270 Knoten. Rechts ist die Höhe. Jetzt gehen wir unter 8500 Meter. Bald von oben sehen Sie die Ostküste Floridas in Sichtweite.
Dies sind Lichter südlich des Kennedy Space Centers.
In der Mitte des Bildschirms befindet sich ein Quadrat mit einer Art Fuzzy-Diamant. Dieser Diamant zeigt unseren Kurs. Im Allgemeinen versucht der Kommandant nun tatsächlich, diese Kiste zum Diamanten zu bringen, und dies hält das Shuttle auf dem richtigen Abstiegsweg entlang des Kursausrichtungskegels. Übrigens wird diese Box nach einer Weile zu einem Kreis ... Das ist nicht sehr wichtig. Das ist wichtig, aber ich möchte nicht erklären, wie. Im unteren Teil, der jetzt verschwunden ist, weil das Steuerelement offen ist, ist anscheinend dieses Ding hier, es heißt: CSS und HDG ist oben geschrieben, d.h. Natürlich. Dies ist der Kursausrichtungskegel, und rechts befindet sich eine horizontale Linie, auf die ein Paar Dreiecke zeigt. Das obere Dreieck zeigt die Druckluftbremse dort, wo sie jetzt ist. Es ist zu etwa siebzig Prozent geöffnet, und das untere Dreieck zeigt an, wo der Computer es platzieren möchte, was derzeit dasselbe ist. Sie werden sehen, wie er Anpassungen vornimmt, während er sich bewegt, und er wird auf 900 Metern (kurz vor der Landung) eine große Anpassung vornehmen.
Hier erscheint die Landebahn in Sichtweite und aus 3000 Metern. Ich lasse die Astronauten einfach für sich selbst sprechen, weil ich das viel interessanter finde. Die Hauptstimme, die Sie hören, ist der Pilot, der während der Landung mit dem Kommandanten spricht.
Pilot (PMT): "Richtig."
Missionsspezialist 2: „Spur der Klappen“.
PLT: "Also hier ist es, 9000."
PLT: "Zwei weitere und zwei, sieht angemessen aus."
Commander (CRA): "Ich stimme zu."
PLT: 8000.
KDR: "Schwacher Gegenwind an Deck."
PLT: "7000".
PLT: "Es geht dir gut."
KDR: "Ich stimme zu."
PLT: "6000".
PLT: "Okay, 5000. Mein Radar ist in Ordnung, Ihr Radar ist in Ordnung."
KDR: "Ich stimme zu."
PLT: „Ich werde mir das Bildaufnahmegerät ansehen und
wir gehen 3 ... ungefähr 3000. "
KDR: 3000. Druckluftbremsen. "
PLT: "... die Druckluftbremsen scheinen sich um die 27 zu bewegen, wie es scheint."
KDR: "Gut."
PLT: "Gut, 2000. Preplant. Chassis bereit. "
KDR: "Ich habe dich verstanden, vor dem Einsteigen."
PLT: „Ich sehe dich in der Vorpflanzung. Ich sehe, du bist etwas zurück. Es sieht angemessen aus. 1000. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 313. 400. "
KDR: "Chassis freigegeben."
PLT: „Und hier ist das Chassis. Chassis bewegen sich. Ich sehe dich an der Kugelstange fallen. Sie können eine Schnittstelle hinzufügen, wenn Sie sie noch nicht hinzugefügt haben. Zeigt das ein wenig hoch. "
KDR: "Ich stimme zu."
PLT: „Groß, es sind hundert Fuß. 255. Viel Energie. Die Korrektur ist hervorragend. Es sind 50. Ich sehe die Nase steigt. 30, 230. Nun, nicht zu hoch, noch keine Zeit. So ist das. Es gibt 22, 10. Sie können anfangen, es abzusenken. Hier ist es also, 7, 6, 5, 4, 3. Berühren Sie. Es gibt einen Fallschirm. "
KDR: "Ich lösche die Rotation."
PLT: Und ich sehe, dass du anderthalb runter gehst. Eineinhalb runter. Eineinhalb runter. Gute Berührung. "
MODERATOR: Denken Sie also daran: Motoren stehen ihnen nicht zur Verfügung, daher ist dies die einzige Chance zu landen. Ich möchte auch darauf hinweisen, dass dieses Video vor ungefähr dreieinhalb Minuten bei 11 Kilometern begann. Dies ist eine ziemlich typische Flughöhe für ein Verkehrsflugzeug. Stellen Sie sich vor, der Kapitän Ihres Flugzeugs sagt: „Meine Damen und Herren, wir beginnen unseren ersten Abstieg nach Philadelphia (oder irgendwo anders). Wir werden bald auf der Erde sein. “
Und mit "nahe Zeit" meint er dreieinhalb Minuten. Aber das Shuttle flog so, und das war es.
Vielen Dank.
[Vielen Dank! - Göre]
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