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2008年04月07日

大気圏再突入についての見解

ここで目覚しい発展があったのですね。
これには驚くばかりです。


大気圏再突入(たいきけんさいとつにゅう)は宇宙船などが真空に近い宇宙空間から地球などの大気に進入すること。単に再突入 (reentry) とも呼ばれる。宇宙飛行においては最も危険が大きいフェイズの1つである。大気圏突入 (entry) と言う場合は隕石など外来の物体も含むのに対し、大気圏再突入は地上から打ち上げた物体の帰還に限る。

再突入の条件は非常に厳しく、適切な軌道離脱タイミングと降下角度(再突入回廊)で大気圏に突入する必要がある。タイミングが少しずれただけで着陸地点を大幅に外れるうえ、角度が浅いと大気に弾かれ、深いと速度が上がりすぎ空力加熱によって機体が破壊されるおそれがある。

再突入時の飛行速度は超高速(例えばスペースシャトルではマッハ20以上)になるため、衝撃波や大気との摩擦・断熱圧縮による空力加熱、熱圏の通過によって機体表面温度は1,500度以上となり、周りの希薄空気がプラズマ状態となって明るく輝く。この高温に耐える熱防護システム (Thermal Protection System, TPS) が重要であり、熱容量の大きなポリカーボネートやフェノール樹脂の融解・蒸発により熱を吸収するもの(アブレータ)や、スペースシャトルの断熱セラミックスタイルといった耐熱シールドがある。

よく「熱されるのは空気との摩擦」と言われるが、宇宙船進行方向の空気の流れが宇宙船にせき止められることで圧縮されて温度が上昇し、対流を通じて熱伝達する影響の方が、機体先端部では支配的である。高温となった空気からの輻射伝熱の影響は、突入速度に依存し、人工衛星やスペースシャトルといった比較的低高度から突入に関してはほとんどない。外惑星からの帰還では輻射加熱が無視できないレベルとなる。

アポロ宇宙船の頃は、再突入時に宇宙船がプラズマに囲まれている間は外部との通信が不可能となっていた。21世紀初頭のスペースシャトルでは再突入中でも、プラズマの希薄な機体上方のアンテナから、静止軌道の中継衛星を介した通信が可能となっている。

空気抵抗で減速し地上に接近するとパラシュートなどでさらに速度を落とし、着陸あるいは着水する。太平洋と大西洋に接しているアメリカではアポロ宇宙船やマーキュリー宇宙船にあるように主に着水を行い、接している海がほとんど北極海というロシア(及びソ連)ではソユーズにあるように地表近くで逆噴射ロケットにより着陸している(ガガーリンの乗ったボストークは逆噴射ロケットを持たず、パラシュートで減速後、戦闘機のように乗員を座席ごと船外へ射出していた)。

引用『ウィキペディア(Wikipedia)』
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