Al regresar a la Tierra después de visitar la luna u otro planeta, ¿ayuda entrar primero en la órbita de la Tierra antes de la entrada a la atmósfera?

Ciertamente sería más suave (y más seguro) circularizar en LEO antes de intentar el reingreso, pero esa no era una posibilidad para las misiones Apolo. Simplemente no tenían el combustible para desacelerar en una órbita circular antes de ingresar a la atmósfera de la Tierra, por lo que se estrellaron a “velocidad máxima”. Afortunadamente, los científicos e ingenieros se habían preparado para esto. Pusieron suficiente protección térmica en la parte inferior de los módulos de comando Apollo para proteger a los astronautas durante el reingreso.

Una hipotética misión tripulada a (y desde) Marte sería una historia diferente. Lo más probable es que esa nave espacial sea demasiado grande y compleja para volver a entrar de manera segura en la atmósfera de la Tierra; por lo tanto, la nave tendrá que circularizar su órbita, después de lo cual atracará con una embarcación más pequeña que puede transportar a los astronautas a la superficie mientras la nave espacial permanece en órbita. Por supuesto, eso requerirá mucho combustible extra, que es una de las razones por las que una misión tripulada a Marte será mucho más costosa que el programa Apollo.

Podría ser posible usar la atmósfera de la Tierra para reducir la velocidad de una nave en una órbita casi circular, luego usar los cohetes de la nave para circularizar. Este tipo de maniobra se conoce como aerocaptura . Aerocapture nunca se ha utilizado en una misión interplanetaria, pero es una forma posible de ahorrar mucho combustible. Por supuesto, pierde algunos de esos ahorros de combustible cuando considera el peso adicional de la protección térmica necesaria para que la aerocaptura funcione. Y, por supuesto, el diseño de su nave espacial debe ser mucho más robusto. Pero teóricamente, debería funcionar

No. Puede haber una ligera ventaja en reducir la velocidad orbital en términos de un escudo térmico más pequeño necesario para la reentrada, pero no hay forma de que esto supere la enorme penalización en términos de combustible adicional necesario para la desaceleración. Incluso si quisieras pagar por eso, podrías desacelerar antes de volver a entrar sin entrar en órbita. Podría utilizar el frenado aerodinámico, pero eso le costaría mucho tiempo, y el tiempo es costoso en los vuelos espaciales tripulados, debido al soporte vital.

Entonces, realmente no tiene sentido entrar en la órbita de la Tierra cuando viene del espacio profundo, a menos que ese sea su destino final. Ese podría ser el caso si, por ejemplo, quisiera entregar productos desde la luna a la ISS.

Entrar en la órbita de la Tierra requiere tener suficiente combustible a bordo para restregar algo del orden de 8000 mph (el número exacto dependerá de la misión). Esa es una gran carga. Digamos que tenía un vehículo con una masa de 10,000 kg que regresaba, para eliminar esos ~ 3500 m / s, con algo almacenable como el tetróxido de nitrógeno / UDMH, requerirá algo así como 23,000 kg de combustible (suponiendo que no se requiera una masa adicional para el tanque y los motores) .

IOW, más del triple de la masa de la nave espacial que regresa al requerir que primero desaceleres en la órbita terrestre. Lo que significa que ha triplicado todos los requisitos de energía desde el inicio de la misión.

Dicho esto, hay otras formas de eliminar esa velocidad. Por ejemplo, aerofreno o maniobras complicadas (tirachinas inversas) que pueden aprovechar la geometría del sistema. Por ejemplo, es posible que puedas aprovechar un tirachinas inverso alrededor de la luna al regresar de una misión en el espacio profundo.

Para algunas misiones (por ejemplo, una misión Mars * orbiter plus lander), puede ser conveniente hacerlo a pesar de la penalización (ya que * es * la misión). OTOH, es difícil ver exactamente con qué frecuencia querrías hacer eso regresando a la Tierra; si quieres un orbitador de la Tierra, simplemente lánzalo a la órbita desde la Tierra.

* Tenga en cuenta que la menor gravedad de Marte reducirá la desaceleración requerida.

No.

Entrar en la órbita terrestre no haría nada por los pasajeros y la tripulación, porque permanecerían confinados en condiciones de ingravidez, luchando por evitar que sus huesos y otros sistemas se deterioren. Experimentarían bastante menos radiación, pero mucho más que si avanzaran y aterrizaran.

No haría nada por el presupuesto, ya que en primer lugar se necesitaría casi tanta energía para reducir la velocidad a la órbita como para salir de ella. Sin algún tipo de infraestructura de reabastecimiento de combustible de bajo costo, eso es prácticamente un asesino.

La única razón es que tiene sentido para que los viajeros que regresan caigan en órbita es si no planean aterrizar, o no confían en que puedan hacer un aterrizaje seguro en el primer intento. Cuando Apolo fue a la luna, el corredor de retorno tenía solo dos grados de ancho para poder ingresar a la atmósfera, excepto que no era, no realmente. Desde la luna, si se acercaron a unos 6 grados, tenían tres días para endurecerlo con una quemadura de corrección de curso. Y cada corrección estaba más cerca, por lo que el margen de error era más amplio (aunque el tiempo disponible era más corto, por lo que nunca quisiste alejarte demasiado). El punto es que, si la NASA no hubiera podido alcanzar la ventana de 2 grados, simplemente habrían usado más quemaduras de corrección. Si no hubieran podido alcanzar la ventana de 6 grados, se habrían quedado en casa, porque no iba a llevar suficiente propulsor para caer en órbita.

Depende mucho de la arquitectura general, pero desde una masa inicial hasta la órbita, duele entrar primero en órbita.

La resistencia atmosférica es una fuerza opuesta a la dirección del movimiento y, por lo tanto, reduce la energía general de la nave espacial. La entrada directa puede requerir un escudo más grueso, pero la compensación en masa entre el propulsor y el tanque de propulsor probablemente valga la pena en términos de masa útil final útil.

Dicho todo esto, la entrada directa es más útil cuando la arquitectura está impulsada en masa (arquitecturas históricas / tradicionales). Si tenemos algún tipo de puerto espacial en la órbita de la Tierra, puede ser una discusión muy diferente.

Dependiendo de su fuente de energía, poder orbitar le da tiempo para reorientar y planificar su reingreso. Sin orbitar necesita precisar muy bien cómo ingresa a la atmósfera o tener un motor muy fuerte para controlar la desaceleración.

Las naves espaciales no son buenas aeronaves. Tendría que ser muy preciso en su viaje interplanetario para asegurarse de aterrizar en el lugar correcto en la tierra. Entrar en órbita te da la oportunidad de orientarte.

Ayudaría a hacer que la reentrada sea menos peligrosa (de lo contrario, ¡su “objetivo” será mejor que sea muy bueno!) Pero costará combustible que quizás no tenga en ese momento.

No soy un experto en el tema, pero creo que ayudará a reducir la velocidad y poder tomar un vector de reingreso adecuado. Ir directo tiene muchos riesgos, creo.

Los ángulos y las velocidades son importantes en el reingreso. Si el ángulo es empinado, la nave espacial puede quemarse / romperse. Si es poco profundo, puede rebotar.

Es posible ir directo, pero el riesgo simplemente aumenta y no creo que nadie esté dispuesto a correr ese riesgo.

No porque tendrías que llevar combustible para ello.

El objetivo del aerobraking es que no requiere combustible.