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Comment atterrir une navette spatiale

Comment atterrir une navette spatiale


[Image courtoisie de NASA]

L'histoire

La navette spatiale, officiellement nommée leSystème de transport spatial(STS) est peut-être la plus magnifique merveille d'ingénierie que l'humanité ait jamais créée. Le programme a été lancé peu de temps après que le président Nixon a annoncé le plan de la NASA de développer une navette spatiale réutilisable ou un système de transport spatial (STS). Le plan a incité une refonte massive du programme Apollo pour développer une technologie capable de résister à la chaleur intense et au stress des avions lorsqu'ils rentrent dans l'atmosphère terrestre tout en préservant que l'engin soit utilisé plusieurs fois. La navette spatiale est à la pointe de la technologie et une merveille de l'ingénierie humaine. Il a été utilisé pour élargir les lois et restrictions fondamentales qui empêchent actuellement l'humanité d'explorer l'espace lointain. Sa montée en puissance deviendrait l’une des réalisations les plus importantes que l’humanité ait jamais accomplies.

Cependant, la construction de la navette spatiale a mis au défi les ingénieurs du monde entier. Sur le papier, il semblait inconcevable de créer un vaisseau spatial suffisamment résistant pour résister à la rentrée et être en état de fonctionnement après. Bien que, sans phase par le défi, les ingénieurs de la NASA ont rapidement développé la Columbia, la première navette spatiale qui devait transporter 11 astronautes et 27000 kilogrammes dans l'espace au sommet d'un 56 mètres de hautfusée. Alors que chaque orbiteur a été conçu pour être utilisé pour100 vols, la fusée Columbia a explosé sur1 février 2003, quand il s'est rompu lors de la rentrée, tuant les sept astronautes à bord.

Les difficultés de la rentrée

La rentrée est la partie la plus difficile et la plus dangereuse du vol spatial. Les ingénieurs de vaisseaux spatiaux sont mis au défi de développer un véhicule capable de résister à l'immense chaleur et à la force subie par l'orbiteur. L'orbiteur doit ralentir par rapport à sa vitesse initiale de 28 000 kilomètres par heure (9 fois plus rapidequ'une balle de fusil moyenne!) à un beaucoup plus lent 300 km / h sur une verticale 4oo kilomètre distance. Lors de la rentrée, l'accélération est si importante qu'elle en subit autant que 7 fois la force de gravité qui exerce une pression incroyable sur l'avion. Alors que l'avion continue de tomber à travers l'atmosphère terrestre, une énorme quantité de traînée fait chauffer les parties externes de l'orbiteur jusqu'à autant que1 648 ° C.

Empêcher l'aéronef de s'engloutir dans les flammes nécessite plusieurs formes de tuiles qui sont placées en fonction des exigences thermiques de la zone. Des tuiles isolantes réutilisables à haute température recouvraient le dessous de tuiles à basse température sur le reste de l'engin. Les bords d'attaque du véhicule sont renforcés avec un revêtement carbone-carbone pour empêcher l'engin de se désintégrer. La principale différence entre le revêtement est la couche externe de la peau. Les régions plus sombres ont un taux de transfert de chaleur élevé tandis que les surfaces blanches excellent à réfléchir la chaleur.

[Image courtoisie de NASA]

En dépit d'un engin capable de résister à la chaleur extrême, l'avion devait également planer en toute sécurité vers la Terre sans alimentation externe. Bien entendu, fabriquer un tel véhicule n’était pas une tâche facile. Cependant, les doubles ailes delta fournissent juste assez de portance pour permettre à l'engin de planer, bien qu'il soit souvent appelé lebrique volante.

Il semblerait intuitif d'utiliser une surface lisse pour créer une traînée minimale, cependant, les ingénieurs de la NASA ont eu recours à un matériau avec de petits espaces augmentant le flux turbulent pour créer un pare-air secondaire pour résister à la chaleur. Cependant, la résistance a un impact significatif sur l'aérodynamique de la navette, la faisant descendre pratiquement à la même vitesse qu'un humain à la vitesse terminale - environ 200 km / h à une altitude d'environ 3 km. En comparaison, il s'agirait d'une équivalence d'un pilote de ligne amorçant une descente qui ne prend que 2 minutesfrapper le sol.

L'immense taux de descente est étonnamment bénéfique pour rentrer dans l'atmosphère. Les grandes ailes balayées vers l'arrière présentent une grande portance qui ferait sauter la navette hors de l'atmosphère si elle augmente en densité - similaire à sauter un rocher hors d'un étang. Pour contrer la force, une séquence de guidage par ordinateur lance un pas de 60 degrés pour faire chuter la navette dans l'atmosphère.

L'engin ralentit continuellement, cependant, la portance des ailes amène l'avion à maintenir une grande vitesse, beaucoup trop rapide si la navette devait atterrir avec une approche directe. La force de levage doit être contrecarrée pour atteindre un niveau de vitesse sûr, par conséquent, la navette est inclinée sur le côté, ce qui fait que la direction de levage est perpendiculaire au sol. Bien entendu, la navette spatiale est alors mise hors course, ce qui nécessite une rotation de 180 degrés pour diriger la force dans la direction opposée. L'aéronef effectue la manœuvre en continu jusqu'à ce qu'il se redresse à 20 km de la piste, ce qui permet au commandant de bord d'effectuer l'approche finale.

Le commandant aligne le module et lâche les engrenages au dernier moment possible. Sans aucune poussée, il n'y a qu'une seule tentative d'atterrissage. Ouvrir les engrenages trop tôt crée une quantité importante de traînée qui entraînerait le décrochage et la chute de la navette vers la Terre. Trop de vitesse et les engrenages s'effondreront, provoquant de la même manière une panne catastrophique.

Bret Copeland explique en outre les complications de l'atterrissage de la navette spatiale.

La navette spatiale est le phare qui a conduit à la plus grande réalisation de l'humanité, l'installation d'une station spatiale permanente qui continuerait à être occupée pendant près devingt ans. Le projet a conduit à des progrès significatifs dans les connaissances et les technologies, peut-être en jetant les bases qui propulseront la prochaine mission vers d'autres mondes. Cependant, tout dépend des technologies et du génie qui ont permis de concevoir un vaisseau spatial qui pourrait non seulement ramener les astronautes dans l'espace, mais aussi rentrer chez eux en toute sécurité dans la même navette qui devait être utilisée de nombreuses fois.

Bien que beaucoup aient perdu la vie en s'aventurant au-delà des limites de la Terre, le programme de navette spatiale a lancé avec succès plus de 130 roquettes et plus 350 personnes dans l'espace à bord de l'avion le plus avancé, mais le pire au monde: la brique volante. C'est grâce à leur audace bravoure qui continuera à pousser le devant de l'espace pour percer les secrets de l'univers.

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Écrit par Maverick Baker

Voir la vidéo: Inside Mission Control During STS-107 Columbias Failed Re-entry and disaster (Décembre 2020).