Wie stabilisieren sich Kapseln beim Wiedereintritt?

Weiss jemand wie Kapseln beim wiedereintritt in der 1. Phase stabilisierteren?

*Titel korrigiert - Schillrich*

Hallo electric, willkommen bei uns.

Ich habe den Titel korrigiert und als Frage formuliert.

Was meinst du mit "1. Phase"? Wenn das klar ist, können wir besser antworten.

stabilisierteren?

Eine Kapsel wird durch das RCS stabilisiert. Das sind Düsen durch die ein Gas ausgestoßen wird. Rückstoßprinzip im Kleinformat.

Eine Kapsel wird durch das RCS stabilisiert. Das sind Düsen durch die ein Gas ausgestoßen wird. Rückstoßprinzip im Kleinformat.

Jain, seine Frage bezieht sich hier direct auf den Wiedereintritt und da kommen auch aerodynamische Kraefte und der niedrige Schwerpunkt der Kapsel mit ins Spiel.

RCS benutzt man am ehesten um die Kapsel vor dem Wiedereintritt auszurichten, ich habe es so verstanden dass die Frage war was danach passiert.

Ich meinte was dass verhindert das sich die Kapsel dreht und der Hitzeschild nicht mehr nach unten schaut, danke für eure Antworten

Passende Aerodynamik plus ein passender (tiefer) Schwerpunkt

Was jetzt, Schubdüsen oder Schwerpunkt?

Beides. Bei einem rein ballistischen Wiedereintritt tut es auch mal die Aerodynamik alleine (Wenn das Raumfahrzeug das kann... Das Shuttle könnte das nicht und muss ständig, auch über Leitwerke später, mit dem RCS stabilisiert werden). Will man maximalen Auftrieb erzeugen, muss man auch das RCS durchgehend nutzen.

Viele Grüße,

Klaus

Hallo electric

Was jetzt, Schubdüsen oder Schwerpunkt?

Grundsätzlich sind Kapseln so ausgelegt, dass sie "von selbst" die richtige Lage im Luftstrom einnehmen, also mit dem Hitzeschild voraus.
Wichtig ist dabei das Verhältnis Druckpunkt zu Schwerpunkt (von Sensei knapp formuliert als "tiefer Schwerpunkt"). Der Druckpunkt (Angriffspunkt aller aerodynamischen Kräfte) muss in Flugrichtung "hinter" dem Schwerpunkt liegen. Dann wird jeder Versuch der Kapsel zu rotieren (also sich zu überschlagen) von den aerodynamischen Kräften gestoppt, in diese Lage zurückgeführt und stabil gehalten.

Oder anders formuliert: ein Körper wird in der Strömung immer eine Lage einnehmen, dass der Druckpunkt "hinter" dem Schwerpunkt liegt.

Deswegen haben klassische Flugzeuge das Leitwerk hinten, oder ein Pfeil und alte Raketen tragen am Fuß Stabilisierungsflächen. Damit wird der Druckpunkt weit "nach hinten" verlegt, hinter den Schwerpunkt.

Will man aber die Kapsel auf einen längeren Gleitweg zwingen, um den Bremsweg zu verlängern und damit die Belastungen zu reduzieren, so verwendet man kleine Lageregelungstriebwerke. So unterscheidet man bei Sojus-Kapseln zwischen ballistischer und gesteuerter Landung.

Hallo Günther,

Triebwerke sind da eine Methode. Bei Apollo hatte man den Schwerpunkt der Kapsel aus der Mittellinie "verschoben". Da sich Druck- und Schwerpunkt dann im Atmosphärenflug immer noch hintereinander ausrichten, war die Kapsel von selbst mit einem Anstellwinkel unterwegs und hat Auftrieb erzeugt. Durch Rollkommandos (mit kleinen Triebwerken) konnte man dann auch den Auftriebsvektor nach links und rechts steuern.

Wie ist der Schwerpunkt bei Sojus gelagert?

Hallo Daniel,

Wie ist der Schwerpunkt bei Sojus gelagert?

Auf diese Frage hatte ich schon einmal mit einem Bild geantwortet. 

Noch im Vakuum ist die Fluglage nach der Trennung von Orbital- und Aggregatesektion, wenn nötig,  korrigierbar.
Die Lage des Druckpunktes im Flug durch die Atmosphäre wird u.a. mit durch die zwei kleinen Flügelchen an den Fallschirmdeckeln bestimmt und liegt idealer Weise auf einen etwa 7° geneigten Linie, so dass die Kapsel mit der zur Erde weisenden Kante auf einer etwas flacheren Bahn als eine Kugel fliegt.
Durch das stabilisierende Feuern der Nick- und Rolltriebwerke wird dann das Ausbrechen aus dieser Fluglage verhindert, z.B. durch das unterschiedliche Abbrennen der Glasfaserstoff-Schutzhülle der Kapsel in dieser Flugphase.        Besser als nur einfach runterfallen...
Ab dem Öffnen der Fallschirme (von Überschall-Gurt-FS bis dann zum Haupt-FS) spielt das dann keine Rolle mehr...

...Bei Apollo hatte man den Schwerpunkt der Kapsel aus der Mittellinie "verschoben".

Hat man den SP im Abstiegsflug "verschoben" ... oder war es nicht schon so projektiert?

Gruß, HausD

Das weiß ich auch nicht genau, aber vielleicht helfen zwei Anekdoten:

- nach dem Feuer in Apollo 1 musste man die Luke deutlich umkonstruieren. Das soll wohl gar nicht so einfach gewesen sein, da man weiterhin den "richtigen" Schwerpunkt für die Landung brauchte

- bei Apollo 13 (laut Film) gab es offenbar das Problem, dass sie ohne Mondgestein an Bord nicht die richtige Lage des Schwerpunkts hatten und dann noch etwas Ballast aus der Mondfähre rüber holen mussten

Für mich hört sich das so an, dass man im Inneren vor der Landung umkonfigurieren musste. Ich kann mal schauen, ob ich in den Büchern noch was finde ...

Wobei sich das anderherum komisch liest ...

So wäre ja ohne Mondlandung samt vollem Wissenschaftsprogramm keine nominale Landung der Kapsel möglich gewesen. Hätte man das wirklich so "alternativlos" gebaut?

Hallo Daniel,

... hört sich ... so an, dass man im Inneren vor der Landung umkonfigurieren musste.  ...

Das ist garnicht so selten, wenn auch nicht so spektakulär:
- bei Sojus gibt es ein von den Ballistikern berechnetes "Stauschema", nach dem die Lasten so verstaut werden, dass der Massenmittelpunkt auf der Triebwerksachse liegt.
  Das ist besonders bei der Progress-Variante mit der automatischen Ankopplung (was ja auch eine Art "Landung" ist) und der Menge an beweglichen Lasten notwendig.

  Hier : Progress M-11M. Beladung (vor dem Start)         Bild: Roskosmos ed. HausD
- beim ATV war (leider...war ) es das gleiche, nur in einem größeren Raum - sorgfältig und nach Stauplan packen und
  dabei die "letzte Last" nicht vergessen.
- bei der Sojus-Rückkehr, bemannt, wird ebenfalls nach dem Plan der Ballistiker nach den rückzuführenden Massen beladen.

Die Basis für die maschinelle Rechnung der Statik ist ja auch schon vor 100 Jahren (mechanisch) und vor knapp 70 Jahren (elektrisch) gelegt worden, die Statikberechnung ebenfalls schon über 1000 Jahre bekannt.
Damit ist die A13-Anektode sicher kein Märchen, sondern war operative Realität ... schließlich war zwar alles auf den Kopf gestellt, aber auch berechenbar ... und der Funk funktionierte.

Beste Grüße, HausD
 

Guten Morgen H aus D,

danke für das Sojus-Wissen.
Ich habe gerade nochmal zu Apollo gelesen. In der Kapsel war der Großteil der Masse auf der der Luke gegenüber liegenden Seite konzentriert. Nach dem Feuer wurde die Luke umkonstruiert und offenbar deutlich schwerer ... was auch zu Massenzuwachs auf der anderen Seite geführt hat.