Em geral, uma pequena ressalva: o desempenho será de apenas 20 minutos.
Assim, só tenho tempo para lhe dar uma idéia aproximada de como o pouso está organizado.
Se você quiser pilotar um ônibus espacial real, leia as instruções de uso. Além disso, você precisará de uma máquina do tempo, pois o último ônibus espacial pousou há mais de cinco anos.
Agora eles vivem em museus e não podem decolar. No entanto, eu, como todos vocês, estive em um estado de negação desse fato nos últimos cinco anos. Especialmente você, Steve Feldman. Então, no meu mundo, o ônibus espacial ainda está voando e usaremos o presente para esta conversa.
Então, vamos começar. Nosso objetivo é pousar na pista (daqui em diante - pista) no Centro Espacial Kennedy, na Flórida, mas vamos supor que agora voamos em órbita sobre a América do Sul a uma velocidade de 27.700 km [por hora] na direção errada.
Bem, não podemos simplesmente nos virar. Mudar a direção em órbita requer custos de energia loucos. Então o que fazemos?
Bem ...
Em princípio, nada. Acontece que a Terra está girando, o que significa que o próprio Centro Espacial Kennedy chegará até nós, basta esperar.
Então, nesta curva, quando voamos para o Centro Espacial Kennedy, paramos! Sempre faz isso.
Acontece que ainda estamos voando a velocidades superiores a 27.700 km / h. Para que você possa imaginar o quão rápido é, a pista em que estamos prestes a pousar tem um comprimento de 4.500 metros. São aproximadamente 40 a 45 campos de futebol, dependendo do que você considera um campo de futebol.
Esta é uma das pistas mais longas do mundo, mas, na velocidade atual, voaremos todo o seu comprimento em apenas seis décimos de segundo. Poderíamos ir de Nova York a Londres em apenas 12 minutos. Então, precisamos desacelerar. Fortemente.
Bem, o ônibus tem ótimos motores com toneladas de energia para nos atrasar. Então, vamos executá-los novamente! Ahem ... isso se torna ... um pouco estranho. Veja bem, nós, por assim dizer, ficamos sem combustível. Em nossa defesa, digamos que o lançamento seja, de fato, um empreendimento caro. Esses dois reforços nas laterais, eles queimam 1,1 milhão de libras ou quinhentos mil quilos de combustível sólido em apenas dois minutos, e então os jogamos fora.
Esse grande tanque externo laranja contém outros 1,6 milhão de libras, ou setecentos e vinte e cinco mil quilos de combustível líquido para os três principais motores Shuttle, mas após um lançamento de oito minutos, eles também estavam vazios. Então devemos jogá-los fora. Tchau!
Tudo o que resta são esses minúsculos motores orbitais de manobra, que juntos produzem menos de 1% da pressão dos principais motores. Eles não serão capazes de nos desacelerar a uma velocidade de 27.700 km / h, mas há um truque.
De fato, não precisamos desacelerar tanto. Se desacelerarmos apenas 360 km / h, isso será suficiente para começar a cair na atmosfera, onde a resistência do ar pode fazer o resto do trabalho.
Assim, queimamos combustível para sair da órbita, o que leva cerca de três minutos, usando motores de derivação orbital. Depois disso, vamos apenas vagar cerca de meia hora antes de chegarmos à atmosfera. Mas não podemos entrar na atmosfera ao contrário!
Primeiro, pareceremos ridículos, mas o que talvez seja mais importante, a resistência do ar é tão grande que, no final, derreteremos. Então, elevamos o ângulo de ataque para 40 graus. Este é o ângulo entre a direção em que você é atraído pela velocidade e a direção em que a proa do navio é direcionada.
Nesse ângulo, nosso corpo de alumínio fusível pode ser protegido com mais de 20.000 placas de silício, além desses painéis reforçados de carbono-carbono no nariz e na borda frontal das asas.
Fato interessante: as superfícies do aparelho orbital aquecido são cobertas com essas placas térmicas, bem como com tecido nomex, que cobre as asas e
portas de carga. Tudo isso não parece um avião comum, mas tudo bem, voltando à descida.
Portanto, se tudo correr bem, devemos entrar em contato com as primeiras camadas da atmosfera a uma altitude de 122 km, aproximadamente 8000 km do local de aterrissagem.
Tudo isso é bom, mas depois de alguns minutos, há algum problema. Nós temos asas! E as asas criam sustentação e, quando mergulham no ar mais denso, geram tanta sustentação que na verdade começamos a subir e deixar a atmosfera novamente.
Isso não é muito bom. Na verdade, precisamos continuar caindo. Bem, poderíamos levantar o nariz ainda mais alto ... Isso aumentaria a resistência e diminuiria a sustentação, mas corremos o risco de superaquecimento, excesso de carga ou simplesmente perda do controle do orbitador.
Portanto, não podemos mudar nosso ângulo de ataque, o que significa que não podemos mudar o quanto de força geramos. No entanto, podemos mudar a direção dessa força. Não precisa ser para cima.
Se nos inclinarmos para a direita ou esquerda, podemos direcionar nossa força de elevação para o lado, e não para cima. Bem, isso realmente nos permitirá controlar a taxa de declínio. Com um ângulo de rotação mais íngreme, criaremos menos força de elevação direcionada para cima, para que possamos descer mais rapidamente. Da mesma forma, com um ligeiro giro, geraremos mais elevação superior, para não cair tão rápido.
Mas isso levanta uma questão interessante: com que rapidez queremos descer? De fato, a entrada na atmosfera é um grande problema de distribuição de energia. Temos muita velocidade e muita distância a superar. O objetivo é reduzir a velocidade de forma a superar a distância desejada.
Se desacelerarmos muito rápido, não alcançaremos o local de pouso, e se desacelerarmos muito devagar, passaremos correndo pelo Kennedy Space Center e cairemos no Oceano Atlântico, o que também é ruim. Assim, descobrimos que, para controlar a descida, precisamos apenas mudar o ângulo do calcanhar. Mas como controlamos a frenagem (com que velocidade desaceleramos)?
Lembre-se, antes de tudo, desaceleramos porque somos confrontados com o ar. Se queremos desacelerar com mais força, tudo o que precisamos é apenas de mais ar. E onde está mais ar? Obviamente, mais baixo na atmosfera - torna-se mais denso à medida que você desce.
Então, nós meio que descobrimos as ferramentas certas para controlar a desaceleração, porque se depositarmos mais, cairemos mais rápido, como você já sabe. Então, provavelmente chegaremos ao ar denso, e o ar denso nos ajudará a desacelerar com mais força.
Por outro lado, para dar um giro menor, não desceremos tão rapidamente, portanto ficaremos mais tempo no ar, o que significa que a frenagem será mais lenta.
Portanto, há apenas um problema: estamos começando a implantar. O ângulo de rolagem não ajuda como esperávamos originalmente. Portanto, a NASA se voltou para seus engenheiros. “Este é um problema muito sério! Não podemos desembarcar e desembarcar no Panamá! ”
E os engenheiros responderam: “Bem, então vire para o outro lado. Isso não é ciência do foguete, e por que você está desperdiçando nosso tempo, Steve?
Então, temos uma curva em forma de S para descida, mas funciona. Portanto, antes de prosseguir, vamos ver o que aprendemos. Começamos com uma manobra de órbita com duração de cerca de três minutos. Em seguida, derivamos para as densas camadas da atmosfera e, no processo, definimos o ângulo de ataque em 40 graus, para que o escudo térmico possa nos proteger. Assim que entramos na atmosfera, tudo é controlado por um ângulo de rotação. Se parecer que vamos voar sobre a faixa, aumente o rolo e diminua a velocidade mais rapidamente. E se estamos enfrentando uma escassez, reduzimos o rolo e a desaceleração não acontece tão rapidamente. E mesmo se nos desviarmos muito da meta, precisamos apenas virar na direção oposta, fazendo as chamadas "curvas de equilíbrio". Então eles são chamados na NASA.
Esta é uma foto do retorno do último ônibus espacial durante a missão STS-135. Algo interessante sobre esse brilho ao entrar: tecnicamente, isso não é um incêndio, embora seja muito semelhante. Na verdade, é um gás quente que é tão quente que os elétrons se separam de seus átomos e moléculas e começam a brilhar, dessa cor laranja suave. Esse é outro estado da matéria chamado plasma, que, mesmo que você nunca tenha ouvido falar, o viu constantemente, na forma de sinais de néon, raios e, o mais importante - o Sol é uma grande bola luminosa de plasma.
Agora, enquanto reduzimos a velocidade, obtemos menos desse plasma e menos calor, por isso nos preocupamos menos com o derretimento. Mas estamos cada vez mais preocupados em cair no ar. Estamos realmente mudando de uma nave espacial para um avião.
A uma velocidade de 13.000 km / h, começamos a baixar o nariz, diminuindo o ângulo de ataque. Então, a uma velocidade de 2750 km / h, passamos para um modo de controle completamente diferente chamado Gerenciamento de Energia na Zona Terminal, ou TAEM.
Agora nós voamos como um avião. Avião muito ruim. Não temos motores, mas funcionamos mais ou menos como um avião. Levantamos o nariz para controlar nossa velocidade de descida.
Nós rolamos para virar e ainda temos essa coisa de queda de velocidade que pode abrir e fechar para nos ajudar a controlar nossa velocidade de vôo.
Além disso, até aquele momento, voamos no piloto automático. O piloto automático é controlado por cinco desses computadores de backup, cada um com um megabyte de memória inteiro. Você não seria capaz de colocar nem uma foto no telefone, mas ele conseguiu muito bem o Shuttle.
Mas quando se aproxima da pista, o comandante assume o controle, esse modo é chamado CSS, ou seja, Controle de direção da alavanca (sem folhas de estilo em cascata). No entanto, o Shuttle é controlado por computador, de fato isso significa que os computadores controlam tudo sem parar. Mesmo durante o CSS, o computador simplesmente finge deixar as pessoas voar, como em uma rotina.
Nota: nenhum piloto de transporte quer ser chamado de co-piloto. É simplesmente ofensivo. Em geral, no assento esquerdo, temos um comandante que controla o voo. E no lugar certo, temos um piloto. E não voa.
Não tenho muita certeza de que a NASA não tenha feito isso para confundir a mídia, porque funciona muito bem.
Mas voltando ao TAEM. O TAEM nos leva além da linha central da pista e depois por essa espiral imaginária chamada Cone de Alinhamento do Curso. Se tudo der certo, estaremos alinhados com a pista e planejaremos a uma altura de 3000 metros.
Obviamente, se estivéssemos em um avião regular, "planejar" significaria um declínio de três graus a uma velocidade de cerca de 255 km / h, com uma velocidade de declínio de cerca de 230 metros por minuto. Mas isso não funciona para nós. O ônibus tem asas curtas e um nariz grande, grosso e redondo.
É carinhosamente chamado de tijolo voador.
Os astronautas da NASA estão treinando em uma aeronave Gulf Stream II modificada, que, para simular a não aerodinâmica do ônibus espacial, voa com o trem de pouso estendido e com motores de empuxo reverso.
Assim, precisamos de uma descida, um pouco mais adequada para um tijolo com um ângulo de inclinação de 20 graus, uma velocidade de 555 km / he uma velocidade de descida de mais de 3050 metros por minuto.
Para lhe fornecer um contexto, qual é a velocidade de descida de 3050 metros por minuto, é de cerca de 190 km / h. Essa é a velocidade crítica para um paraquedista em queda livre.
Obviamente, não pousaremos assim, então, a uma altitude de 600 metros, começamos a elevar o nariz para um estado chamado manobra pré-pouso. Estamos desperdiçando a energia que temos na forma de velocidade de vôo em troca de reduzir nossa louca velocidade de descida. O chassi está disponível em 91 metros.
Esperamos até o último minuto, já que o chassi causa forte resistência e, após o lançamento em voo, eles não podem mais ser levantados. Atravessamos a pista apenas 8 metros, a velocidade do vôo cai como uma loucura. O toque ocorre a uma velocidade de 410 km / h, o pára-quedas de frenagem é acionado, o nariz cai gradualmente.
Apenas uma hora e cinco minutos após nossa manobra de frenagem na parte de trás do planeta, pousamos o Ônibus Espacial.
... do espaço!
Naturalmente. Onde mais você plantaria?
Vou mostrar como fica do ponto de vista do piloto, porque como piloto, acho que isso é a coisa mais legal em princípio.
É claro que nenhum daqueles a quem mostrei isso concorda que essa é a coisa mais legal da história, mas espero que Steve concorde.
Este é o pouso noturno do STS-115. Estamos voando pelo cone de alinhamento do percurso agora. Observamos a tela visual do piloto. Estes são todos esses números verdes piscando. A velocidade do vôo é indicada à esquerda. Temos aproximadamente 260-270 nós. À direita está a altura. Agora vamos abaixo de 8500 metros. Logo de cima, você verá a costa leste da Flórida aparecendo à vista.
Estas são luzes ao sul do Centro Espacial Kennedy.
No centro da tela, há um quadrado com uma espécie de diamante difuso que emana dele. Este diamante mostra o nosso curso. Em geral, o comandante, de fato, agora está tentando levar esta caixa para o diamante, e isso manterá o ônibus espacial no caminho certo de descida ao longo do cone de alinhamento do percurso. A propósito, essa caixa se transformará em um círculo depois de um tempo ... Isso não é muito importante. Bem, isso é importante, mas não quero explicar como. Na parte inferior, que agora desapareceu, porque o controle está aberto, aparentemente, esta coisa está aqui, diz: CSS e HDG está escrito acima, ou seja, claro. Este é o cone de alinhamento do percurso e, à direita, há uma linha horizontal com um par de triângulos apontando para ele. O triângulo superior mostra o freio a ar onde está agora. Está aberto em cerca de setenta por cento, e o triângulo inferior mostra onde o computador deseja colocá-lo, que atualmente é o mesmo. Você verá como ele faz ajustes enquanto se move, e ele fará um grande ajuste a 900 metros (pouco antes do pouso).
Aqui a pista aparece à vista e a 3000 metros. Vou deixar os astronautas falarem por si mesmos, porque acho isso muito mais interessante. A voz principal que você ouvirá é o piloto falando com o comandante durante o pouso.
Piloto (PMT): "Correto".
Especialista em missão 2: “Trilha de retalhos”.
PLT: "Então aqui está, 9000."
PLT: "Mais dois e dois, parece apropriado."
Comandante (CRA): "Eu concordo."
PLT: "8000".
KDR: “Vento fraco no convés.”
PLT: "7000".
PLT: "Você está indo bem."
KDR: "Eu concordo."
PLT: "6000".
PLT: "Ok, 5000. Meu radar está bom, seu radar está bem."
KDR: "Eu concordo."
PLT: “Examinarei o dispositivo de captação de imagens e
nós vamos 3 ... cerca de 3000. "
KDR: "3000. Freios a ar ".
PLT: "... os freios a ar parecem estar se movendo cerca de 27, ao que parece."
KDR: "Bom".
PLT: "Bom, 2000. Pré-implante. Chassis pronto.
KDR: "Eu entendi você, antes do embarque."
PLT: “Vejo você no pré-implante. Vejo que você está um pouco atrasado. Parece apropriado. 1000. A velocidade máxima é 313. 400. "
KDR: “Chassis liberado.”
PLT: “E aqui está o chassi. O chassi está se movendo. Eu vejo você caindo na barra de bola. Você pode adicionar uma interface se ainda não a adicionou. Mostra isso um pouco alto. "
KDR: "Eu concordo."
PLT: “Alto, tem cem pés. 255. Muita energia. A correção é excelente. Há 50. Eu vejo o nariz subir. 30, 230. Bem, nem muito alto, ainda não há tempo. Aqui está. Existem 22, 10. Você pode começar a abaixá-lo. Então aqui está, 7, 6, 5, 4, 3. Toque em. Há um para-quedas.
KDR: "Estou extinguindo a rotação".
PLT: “E vejo você descer uma vez e meia. Abaixo um e meio. Abaixo um e meio. Bom toque.
MODERADOR: Lembre-se: os motores não estão disponíveis para eles, então esta é a única chance de pousar. Gostaria também de observar que este vídeo começou há cerca de três minutos e meio, a 11 quilômetros. Esta é uma altitude de voo bastante típica para um avião de passageiros. Imagine o capitão do seu avião dizendo: “Senhoras e senhores, estamos começando nossa descida inicial à Filadélfia (ou a algum lugar). Estaremos na terra em breve.
E por "quase tempo", ele quer dizer três minutos e meio. Mas o ônibus espacial voou para lá, e foi isso.
Obrigada
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