Vehículos de descenso

Este artículo informativo tratará sobre las naves espaciales o sus componentes diseñados para el descenso de la carga útil desde la órbita, así como desde la trayectoria interplanetaria, y el aterrizaje suave en la superficie de la Tierra (u otro cuerpo celeste).

Los vehículos de descenso pueden formar parte de una nave espacial que realiza un vuelo en órbita (por ejemplo, un orbitador o una estación orbital de la que se separa antes del descenso) o una nave espacial que realiza un vuelo interplanetario (por ejemplo, una estación interplanetaria automática del cual se separa antes del descenso).

La carga útil de los vehículos de descenso puede ser personas, animales experimentales, estaciones de investigación estacionarias, vehículos planetarios, etc.

Los vehículos de descenso, tanto en vuelo como en aterrizaje, pueden confundirse con Ovnis (esto se aplica tanto a las salidas de "combate" como a los vuelos de entrenamiento y prueba). Por esta razón, dentro del tema del sitio es de interés no solo la variedad dada en la galería de sus formas, sino también las tecnologías utilizadas en su diseño, en particular, las formas de reducir la velocidad.

La principal tarea técnica del aterrizaje suave es reducir la velocidad del movimiento del aparato desde el espacio a casi cero. Esta tarea se puede resolver de muchas maneras y, a menudo, se aplican diferentes enfoques para el mismo dispositivo en diferentes sitios de descenso.

El primer método de descenso se llama "aterrizaje motorizado"y se realiza con un motor de cohete. Requiere tener aproximadamente la misma reserva de combustible a bordo del aparato que para llevar este aparato desde la superficie del planeta a la órbita. Debido a esto, en los cuerpos celestes con atmósfera, los motores de cohetes se utilizan solo en la etapa inicial del descenso, para pasar de la órbita espacial (trayectoria) a la trayectoria del descenso, antes de entrar en la atmósfera, y en la etapa final, antes de tocar la superficie, para extinguir la velocidad de caída residual. Al aterrizar en la superficie de un cuerpo celeste desprovisto de atmósfera (por ejemplo, la Luna), este método se utiliza en toda la trayectoria de descenso como el único posible.

Cuando el dispositivo se mueve rápidamente en la atmósfera, se produce una fuerza de resistencia del medio, que también se utiliza para frenarlo. Este método se llama aerodinámicos y especialmente eficaz a velocidades supersónicas, por lo que se utiliza para frenar desde el espacio hasta velocidades del orden de cientos de metros por segundo. A velocidades más bajas se utilizan paracaídas, que en una atmósfera densa amortigua la velocidad del aparato a casi cero y asegura su suave aterrizaje en la superficie del planeta.

Son posibles diferentes trayectorias de reducción del dispositivo durante el frenado aerodinámico. Por lo general, se consideran dos casos: descenso balístico y planificación.

A descenso balístico el vector de fuerzas aerodinámicas equidistantes se dirige directamente opuesto al vector de velocidad del movimiento del aparato. El descenso a lo largo de una trayectoria balística no requiere control y, por lo tanto, se utilizó en las primeras naves espaciales Vostok, Voskhod y Mercury.

Una alternativa al descenso balístico es planificación. En este caso, el cuerpo exterior del aparato tiene, por regla general, una forma cónica y un fondo redondeado, y el eje del cono es un cierto ángulo (ángulo de ataque) con el vector de velocidad del aparato, debido a lo cual las fuerzas aerodinámicas equidistantes tienen un componente perpendicular al vector de velocidad del aparato: la fuerza de elevación. Debido al funcionamiento de los timones de gas, el dispositivo gira en el lado deseado y comienza a despegar en relación con la corriente entrante. Debido a esto, el dispositivo disminuye más lentamente, su trayectoria de descenso se vuelve más suave y larga. El sitio de frenado se extiende tanto en longitud como en tiempo, y la sobrecarga máxima y la intensidad del calentamiento aerodinámico se pueden reducir varias veces en comparación con el frenado balístico, lo que hace que la planificación del descenso sea más segura y cómoda para las personas. Los ejemplos históricos de cápsulas de planificación tripuladas incluyen East, Mercury, Sunrise, Géminis y Apollo. Ejemplos modernos de tales cápsulas son Soyuz, Shenzhou, Orion, Starliner y Dragon 2. Ejemplos de nuevas cápsulas que actualmente solo se están desarrollando incluyen Eagle y Gaganian.