Atmosphärenwiedereintritt

Hallo miteinander,

mir brennt in letzter Zeit eine Frage zum Atmosphärenwiedereintritt vom Space Shuttle auf der Seele, die ich mal loswerden muss.
Es ist ja allgemein bekannt, dass beim Wiedereintritt eines Flugkörpers in die Erdatosphäre eine derartige Reibungsernergie freigesetzt wird, dass das Space Shuttle mit zig tausend unterschiedlich geformter Hitzeschutzkacheln bestückt werden musste, damit es nicht verglüht. Bis zum Columbia-Unglück hat das soweit auch geklappt, jedoch frage ich mich, ob es zu dem feuerballmäßigen Eintritt in die Atmosphäre auch eine andere Variante geben könnte.

Soweit mir bekannt ist, muss das Shuttle in einem Winkel von ca. 6,5° in die Atmosphäre eindringen, damit der Eintritt erfolgreich ist. Ist der Winkel steiler, verglüht das Shuttle wirklich, ist der Winkel zu flach wird es sogar wieder zurück ins All geschubbst.
Jetzt frage ich mich; wenn die Luft beim Wiedereintritt dermaßen "dicht" ist, dass diese anfängt zu brennen, wäre es bei der Geschwindigkeit und der dichte der Luft nicht möglich das Shuttle in einem flacheren Winkel an die Atmosphäre ran zu bringen? Sobald die Luft dicht genug ist, dass diese drauf und dran ist, das Shuttle wieder zurück ins All zu katapultiren, müsste die Dichte der Luft doch ausreichen um das Shuttle mit Hilfe der Steuerflächen in/an der Atmospäre halten zu können. Die Atmosphäre da oben müsste doch dicht genug sein, dass die Steuerflächen; Querruder, Höhenruder und Seitenruder ansprechen, aber bei der Geschwindigkeit dünn genug, dass die Luft nicht anfängt zu brennen. Man fängt das Shuttle quasi in den obenren Luftschichten "einfach" ab, so dass es nicht mit zu viel kinetischer Engergie in die dichteren Luftschichten stößt. Jetzt müsste man nur noch einen kontrollierten Sinkflug einleiten, bei dem kontinuierlich Geschwindigkeit durch die Luftreibung abgebaut wird, aber eben um einiges flacher, so dass die Umgebungstemperatur niedrig gehalten wird. So könnte man auf die Hitzeschutzkacheln verzichten und andere Materialien einsetzten, die zwar auch viel Wärme aushalten müssen, aber eben nicht so spröde und einzigartig sind wie jede einzelne Kachel.
So könnte man neue Raumfahrzeuge entwickeln, die ein bisschen einfacher zu warten sind und weniger störanfällig sind.

Ich weiß, dass dies vielleicht bloßer unfug ist und wahrscheinllich entsagt es auch jeglicher orbitaler Physik, aber mich würde mal eure Meinung dazu interessieren und ein paar gute Erklärungen, warum dies so nicht möglich sein könnte. Ich selbst bin seit 8 Jahren Segelflieger und interessiere mich für Luft-und Raumfahrttechnik. Ich bin gerade im 1. Semester Maschinenbau und wahrschenlich kann ich mir solche fragen auch später selbst beantworten, aber bis dahin freue ich mich auf ein paar interessante Diskussionen.

Liebe Grüße,

SCIFI

Hmm ist der Grund dafür, dass das Shuttle bei einem Winkel kleiner als 6° wieder aus der Atmosphäre austritt wirklich, dass es quasi "abprallt", also sind wirklich die Auftriebskräfte Schuld?

Oder ist es vielmehr so, als dass dann nicht genug Energie aus dem Orbit genommen wird, und das Apogäum weiterhin höher als die Atmosphäre liegt, und das Shuttle geht daher wieder aus der Atmosphäre heraus?

Selbst wenn die Auftriebskräfte daran Schuld wären, sind die Kontrollflächen deutlic kleiner, als der gesamte Auftriebsgenerierende Flügel (plus Rumpf), die Kräfte würden also nicht reichen.

Zudem muss das Shuttle auch einen bestimmten Neigungswinkel haben, um nicht z.b. die Nasenspitze viel zu stark thermischen Belastungen auszusetzen, die Manövrierfähigkeit ist also eingeschränkt. Die Atmosphäre ist da oben nicht wirklich dicht, nur durch die hohe Geschwindigkeit des Shuttles wirkt sie so, als wenn sie dicht wäre. Zum Abbremsen reicht es, doch zum Steuern? Kann man dort schon von einer Kontinuumsströmung sprechen? oder ist es nur eine molekulare Strömung?

Ich denke aber vielmehr es liegt daran, dass man schnell das Apogäum soweit senken muss, dass das Shuttle nicht mehr rausgeht aus der Atmosphäre. Dazu muss sehr schnell, sehr viel kinetische Energie in thermische Energie umgewandelt werden, das geht eben am besten mit nem steileren Winkel und Hitzekacheln oder vergleichbarem

Soweit mir bekannt ist, muss das Shuttle in einem Winkel von ca. 6,5° in die Atmosphäre eindringen,

Wir reden von 40° beim Shuttle Eintritt. Dann erzeugt das Shuttle grade genug Auftrieb damit langsam genug nach unten eintaucht und nicht verglüht.

Gruß, Klaus

Wir müssen das etwas ordnen: 40 Grad Anstellwinkel und 6 Grad Bahnwinkel zur Atmosphäre.
Und zur Steuerung: man fliegt/steuert ja noch mit dem RCS und geht dann erst schrittweise zum aerodynamisch kontrollierten Flug über.

@SCIFI

Vlt. wäre es für dich auch interessant: die Sovjets hatten mal (ich glaube es waren die ersten Venus-Sonden) eine Wiedereintrittsmethode ausprobiert, die einem auf der Wasseroberfläche hüpfendem Stein ähnelt. Dabei war es beabsichtigt durch mehmaliges Eintauchen in die oberen dünen Schichten der Atmosphäre die Erhitzung der Oberfläche der Sonde in den Auftauchphasen  abzukühlen und dadurch auf ein Akzeptables Grad zu reduzieren. Ob es in den Eingetauchten Phasen grossartig steuerbar war ist mir nicht bekannt. Ich spekuliere jetzt darauf, dass es durch die Eintauchparameter wie Bahneigungwinkel und die Vehikelausrichtung zum Hüpfen gebracht wurde. Man reduziert dadurch zwar die Bewegungsenergie schrittweise und langsamer, denoch muss man auch dabei aufpassen. Ein zu steiler Wiedereintrittswinkel beim letztem Eintauchen kann auch gleiche gravierende Folgen haben, wie bei einem gewöhnlichem Wiedereintritt. Der kann dadurch zu stande kommen, dass es bei dem vorherigen Hüpfer eine ungünstige Fahrtänderung stattgefunden haben könnte.

Grüße.