Alternative Wiedereintrittsmethoden

Um die Geschwindigkeit außerhalb der dichten Atmosphere zu verringern und somit den Hitzeschild entlastet, könnte man doch schon kurz nach dem Deorbit burn den Fallschirm öffnen. Ob er den Wiedereintritt in die dichtere Atmosphere übersteht oder man ihn zusammenklappen mus müste man sich ausrechnen.

Um die Geschwindigkeit außerhalb der dichten Atmosphere zu verringern und somit den Hitzeschild entlastet, könnte man doch schon kurz nach dem Deorbit burn den Fallschirm öffnen. Ob er den Wiedereintritt in die dichtere Atmosphere übersteht oder man ihn zusammenklappen mus müste man sich ausrechnen.

Mal zum Vergleich : Eine Gewehrkugel aus einer Kalaschnikov hat eine Mündungsgeschwindigkeit von 720m/s.

Die Kapsel ist mit ca 10km/s mehr als 10 mal so schnell.

Du mußt die enorme Energie von der Bahngeschwindigkeit bis auf 0 loswerden. Reibung (an der Atmosphäre ) ist da am effektivsten.

Ein Fallschirm, der im Orbit geöffnet wird, würde sich 1. nicht entfalten (kein Bremsmedium vorhanden) und 2. durch die enorme Bremswirkung ( warscheinlich größer 25g) einfach abreißen und 3. in der Atmosphäre verglühen.

Der Hitzeschild ist der Bremsfallschirm eines Raumfahrzeugs.

Die ISS ist mit 7,9km/s unterwegs und selbst sie wirde von der Restatmosphäre so stark abgebremst das sie hin und wieder angeschoben werden muß um nicht herunter zu fallen. Ich meinte den Fallschirm mit dem Bremsmedium Restatmosphäre zu verlangsamen, warscheinlich nicht auf Null aber so weit das man nicht mehr so ein schweres Hitzeschild oder vielleicht sogar keines mehr benötigt.

Das Problem bleibt aber, wenn Du zuweit bremst, gehts automatisch in die Atmosphäre. Und dann hat man immernoch annähernd orbitalgeschwindigkeit.

Man sollte aber mit dem Fallschierm in der Restatmosphäre so stark abbremsen bevor man in die dichtere Atmosphäre kommt das man schon einiges von der Orbitalgeschwindigkeit abgebaut hat.
Werd mir morgen ausrechenen wie groß der Fallschirm sein müßte.

Werd mir morgen ausrechenen wie groß der Fallschirm sein müßte.

Das ist gut.
Wird aber nicht ganz so einfach sein, weil bei der Berechnung der Fallschirm-Größe auf jeden Fall die Luftdichte und die Geschwindigkeit berücksichtigt werden muß.
Beide Werte verändern sich ständig, was wohl zur Folge hat, daß die Größe des Fallschirms auch veränderlich sein muß.
Am Anfang sollte der Schirm riesengroß sein.
Man muß natürlich auch die wirkenden Kräfte im Auge behalten.

Dabei kannst Du vielleicht auch nochmal kurz darüber nachdenken, wie der Fallschirm öffnen und anfangs in Form gehalten werden soll, wenn die Luftdichte noch minimal ist.

Man sollte aber mit dem Fallschierm in der Restatmosphäre so stark abbremsen bevor man in die dichtere Atmosphäre kommt das man schon einiges von der Orbitalgeschwindigkeit abgebaut hat.
Werd mir morgen ausrechenen wie groß der Fallschirm sein müßte.

Denke bitte auch daran, daß wenn Du zu stark abbremst, kann der Eintauchwinkel zu steil sein, und anschließend gibt es da Astronauten auf dem Grill.

Hi @all...

wenn ich also nun von der Form der Kapsel weg wollte, gibt es also 2 grundlegende Baustellen.

• Einmal der Hitzeschild selbst und
• Zweitens die Bremstechnik

Bei letzterem fallen mir auch keine anderen Alternativen ein als durch Aero-Breaking, Schirm oder Triebwerke.. Wäre spannend ob noch jemand anderes was gehört/gelesen hat?!

Wie seht ihr denn die Chance das wir zu Lebzeiten nun noch andere Formen als Kapseln erleben werden? Gäbe es vielleicht Möglichkeiten Hitzeschilde grossflächig zu gießen?

Jede Art von Kabsel wird ja fast zwangsläufig auf Fallschirmlandungen angewiesen sein. Was deren Flexibilität in Bezug auf zu transportierende Fracht/Crew sehr limitiert. Genauso wie flexible Landsstellen.

Einige merken sicherlich das ich dabei immer so etwas wie ein Shuttle im Hinterkopf habe wenn ich meine Phantasie da etwas spazieren gehen lasse.

Wie wäre denn eventuell eine Option, bei der man eine Art Fairing in den Orbit bringt mit einer Frachtrakete. Dieses Fairing wäre eine modular zusammensetzbares Hitzeschild. Im Orbit wird dieses zusammengesetzt . In der Form dem Hitzeschild des Shuttle recht ähnlich. Eine grosse Unterseite und eine grosse, runde Fläche in der Form von Kabsel-Schutzschilden an der "Nase". Ein Raumschiff setzt sich wie auf einen Schlitten in dieses Fairing, bremst per Aero-Breaking wobei das Plasma um das Fairing herum gleitet und das Raumschiff überhaupt nicht thermisch belastet wird und wirft das Fairing-Hitzeschild anschliessend ab um wie ein Flugzeug zu landen?

Ein solches Fairing in den Orbit zu bringen und dort zu montieren dürfte technisch heute schon machbar sein... Und hier ist eventuell ein besseres Kosten/Nutzen Verhältniss gegeben ?! Hoffe habe meine Idee verständlich beschrieben?!

Hmmm... nur eine weitere meiner vielen Ideen... Blöd? Erwähnte ich meine blühende Phantasie in Sachen Raumfahrt?

Gruss Mac

Wie wäre denn eventuell eine Option, bei der man eine Art Fairing in den Orbit bringt mit einer Frachtrakete. Dieses Fairing wäre eine modular zusammensetzbares Hitzeschild. Im Orbit wird dieses zusammengesetzt . In der Form dem Hitzeschild des Shuttle recht ähnlich. Eine grosse Unterseite und eine grosse, runde Fläche in der Form von Kabsel-Schutzschilden an der "Nase". Ein Raumschiff setzt sich wie auf einen Schlitten in dieses Fairing, bremst per Aero-Breaking wobei das Plasma um das Fairing herum gleitet und das Raumschiff überhaupt nicht thermisch belastet wird und wirft das Fairing-Hitzeschild anschliessend ab um wie ein Flugzeug zu landen?

Was soll das kosten ? ein von vornherein montierter Hitzeschild ist erheblich billiger. Ob das technisch so einfach ist wage ich zu bezweifeln.

Moin Mac,

Wie seht ihr denn die Chance das wir zu Lebzeiten nun noch andere Formen als Kapseln erleben werden? Gäbe es vielleicht Möglichkeiten Hitzeschilde grossflächig zu gießen?

Das hatte ich bei DLR gelesen >>>

die faserkeramische Nasenkappe, die das DLR-Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung in Stuttgart herstellen wird. Frühere Entwicklungen in Europa für den Raumgleiter Hermes oder auch für den Erprobungsträger X-38 zeigten, dass es einen großen Bedarf an Daten aus hypersonischen Flügen oder vom Wiedereintritt gibt.

Die Möglichkeit scheint zu bestehen; aber die wiederverwendbaren Raumkörper sind doch wohl nicht das A+O, deshalb greift man ja wieder zur alten Kapseltechnik.

Jerry

Hi Meagan..

Nun kommt meine alte kaufmännische Ausbildung wieder durch..  Thema Kosten/Nutzen...

Am besten ist das wohl für mich am Beispiel eines Shuttle-Ähnlichen Flugkörpers zu beschreiben...

Die Masse des zu startenden Raumschiffes würde ohne benötigten Hitzeschild erheblich sinken. Also wäre mehr Fracht oder grösseres Raumschiff denkbar. Sofern es wiederverwendbar ist (was ich bei all den Gedankenspielen vorraussetze) würde beim Processing vor und nach einem Flug vieles an Arbeitszeit, Kontrollen und Material eingespart. Austausch defekter Kacheln, Sensoren, Kontrollen im Orbit, etc... Das gegenübergestellt einem zusätzlichen Fairing von vielleicht 10-15 Tonnen Gewicht auf einer weiteren Rakete könnte durchaus Kosten/Nutzen Vorteile haben denke ich...

Die Montage von reinen nicht druckbeaufschlagten Modulen wurde an der ISS zur Genüge erprobt. Ich denke technisch dürfte das ohne weiteres machbar sein...

Und selbst bei einer (nicht mehr wirklich zu erwartenden) Landung auf dem Mars würden sich dadurch neue Optionen ermöglichen was an Material wo und wie auf die Oberfläche gebracht wird...

Wie gesagt... Wir sind bei "Alternativen"... Da sind solche Gedankespiele sicher mal erlaubt... Und ich bin nicht beratungsresistent... Lasse mich also mit Argumenten gern von der Unmöglichkeit überzeugen...

Gruss Mac

Hallo Marc,

vieler dieser Arbeiten, wie das anbringen der Hitzekacheln sind Handarbeit. Optische Kontrolle bedeuted , daß sich ein Verantwortlicher die Sache mit seinem eigenen Augen ansieht.

Der Hitzeschild muß ja so oder so ins All gebracht werden. Baut man ihn gleich an, spart man sich den zusätzlichen Start einer Rakete und das Zusammenbauen im All. So ein zusätzliches Rendevouzmanöver ist auch nicht billig oder ungefährlich.

Man schaltet lieber vorher alle möglichen Fehlerquellen aus.

Die Montage von Hitzekacheln im All wird wohl unmöglich sein. So viel Arbeit im All übersteigt die Möglichkeiten der NASA.

Vorgefertigte Module sind in Form gebracht und daher sperrig. Nun versuch mal ein leichtes , aber sperriges Teil in einer Rakete zu verfrachten, so daß im All alles zusammengebaut werden kann. Da hilft auch kein "Verpackungskünstler".

Raumfahrzeuge bewegen sich auf ballistischen Bahnen , ungefähr 10 mal so schnell wie eine Gewehrkugel. Da ist nicht viel Platz für Fehler. Nun versuch mal bei dieser Geschwindigkeit alles sicher zu "treffen".

schönes Wochenende

Meagan

Hat etwas länger gedauert als dacht.
Ein Fallschirm mit dem Radius von 262m der in einer Höhe von 300km geöffnet wird, würde eine Kapsel von 11t inerhalb von 2 Stunden auf 102 m/s herabbremes. Dann befindet er sich noch immer in einer Höhe von 75,1 km.
Geschwindigkeit- und Luftdichteveränderungen hab ich berücksichtigt.

Hat etwas länger gedauert als dacht.
Ein Fallschirm mit dem Radius von 262m der in einer Höhe von 300km geöffnet wird, würde eine Kapsel von 11t inerhalb von 2 Stunden auf 102 m/s herabbremes. Dann befindet er sich noch immer in einer Höhe von 75,1 km.
Geschwindigkeit- und Luftdichteveränderungen hab ich berücksichtigt.

Nochmal : Energie kann nicht verloren gehen, sie wird nur umgewandelt.

Wenn Du ein Raumschiff von 11t auf 102m/s abbremst, heißt das auch, daß Du die Energie, die als Hitze entsteht loswerden mußt. Andernfalls verglüht Dein Gespann als Sternschnuppe.

Nicht Dein Fallschirm ist der Knackpunkt, sondern die kinetische Bewegungsenergie.

Wenn Du mitten im All auf einem Punkt nahezu stehen bleibst, wird die Gravitation Dich schlagartig wieder auf den Boden der Tatsachen holen. Und das geht auch nicht ohne warme Ohren ab.

Der Knackpunkt ist wie lang du dir Zeit nimmst die kinetische Bewegungsenergie in Wärme um zu wandeln. Entweder innerhalb von Minuten mit einem Hitzeschild oder in 2 Stunden mit einem Fallschirm. Vergleichebar mit der Vernichtung von potentielle Energie wenn du in einem Hochaus die Treppe benutzt und dafür einige Minuten brauchst um von oben nach unten zu gelangen oder du hinunter springst und dafür nur ein paar Sekunden brauchst.

Indeed. Solange das Medium um dein Raumschiff kälter ist, als das Hitzeschild, kann das Hitzeschild diese Energie in Form von Wärmestrahlung (Infrarot) abgeben. (Oder auch andernfalls? Jedenfalls nimmt man ja dann wieder mehr Energie auf, als man abgibt)
Beim Eintritt geht das aber so schnell vonstatten, dass sich der Hitzschild (der oder das Hitzeschild? Als Bayer hab ich damit meine Probleme, z.b der Teller, das Teller ) nur noch auf z.b 1600°C abkühlen kann, weil mehr Wärmeenergie durch Reibung aufgenommen wird, als man abstrahlen könnte. Aus diesem Grund sind wohl die meisten Hitzeschilde schwarz, weil schwarz eben Wärme besser emittieren kann.

Die Fallschirme in der sollen eben bewirken das der Eintritt nicht so schnell von statten geht und dadurch die Wärmeentwicklung durch die Reibeung viel geringer ist.
z.B. überstanden im April 2000 in der Nähe von Kapstadt Teile einer Delta Oberstufe, weil sie in der Restatmosphäre so stark abgebremst wurden, den Wiedereintritt ohne Fallschirm und Hitzeschild. Sie sind nicht die einzigen Oberstufentanks die ihn überstanden haben.

Trotzdem: Das würde ich nicht so gerne auf einer Delta 7000 (alte Bezeichnung der Delta 2) sehen .

Es ging auch nicht um die Wiederverwenbarkeit sondern darum das man einen Eintritt in die dichte Erdatmosphäre durch ausrechendes abbremsen in der dünneren Restatmosphäre ohne Hitzeschild übersteht.

könnte so etwas ähnliches die ISS schaffen?

Im Stück sicher nicht aber beim Wiedereintritt der Mir sind zirka 30 Prozent in den Ozean gestürzt und nicht in der Atmosphäre verglüht.

Hat etwas länger gedauert als dacht.
Ein Fallschirm mit dem Radius von 262m der in einer Höhe von 300km geöffnet wird, würde eine Kapsel von 11t inerhalb von 2 Stunden auf 102 m/s herabbremes. Dann befindet er sich noch immer in einer Höhe von 75,1 km.
Geschwindigkeit- und Luftdichteveränderungen hab ich berücksichtigt.

Da bin ich aber skeptisch. Wenn du dafür 2 Stunden brauchst, hast du die Erde während deines Abbremsvorgang mindestens einmal umrundet. Wenn du sie nicht umrundet hast, bist du so langsam geworden, dass du schon längst in die Erdatmospäre eingetreten wärst. Wenn du auf 300km Höhe unter 7,6 km/s fällst bist nach dem nächstem Halborbit auf der Oberfläche aufgeschlagen.

Tobi hat recht, das kann nicht stimmen.

Sicher hat man die Erde mindestens einmal umrundet. Der Fallschirm bewirkt nicht nur das Abbremsen von der Geschwindigkeit sondern verhindert auch wie ein normal genutzter Fallschirm das man nicht zu schnell zur Erde sinkt.

Weshalb kann das nicht stimmen?