human
pourquoi les engins spatiaux entrent-ils dans l'atmosphère à toute vitesse, nécessitant des boucliers thermiques et risquant de brûler ? Il semble que les propulseurs inverses pourraient être utilisés, au prix de carburant supplémentaire, pour contrôler l'entrée d'un vaisseau spatial dans l'atmosphère. Explique comme si j'avais cinq ans.
gpt
Les gens disent qu'il faudrait beaucoup plus de carburant , mais je veux essayer de quantifier un peu cela . Ce n'est pas exactement ELI5 mais je pense que c'est illustratif. Vous pouvez ignorer les calculs et simplement lire la conclusion, si vous le souhaitez. L'équation pertinente pour changer la vitesse d'une fusée est l'[équation de fusée] (URL_0) imaginativement nommée, qui ressemble à ceci Δv = v_exhaust * ln((m_fuel + m_rocket)/m_rocket ) où Δv (prononcé delta - v) votre fusée peut changer sa vitesse, v_exhaust est la vitesse d'échappement de votre moteur de fusée, m_fuel est la masse de tout le carburant avec lequel vous démarrez, et m_rocket est le poids de votre fusée sans carburant. Réarranger un peu nous donne m_fuel = m_rocket * ( e^(Δv / v_exhaust ) - 1 ) Nous pouvons maintenant brancher quelques valeurs d'une vraie fusée pour avoir une idée de la quantité de carburant supplémentaire que nous aurions à transporter pour ralentir complètement avant d'entrer dans l'atmosphère. La navette spatiale pèse environ 69 tonnes à vide et ses moteurs ont une vitesse d'échappement d'environ 4,4 kilomètres par seconde. S'il revenait, disons, de la Station spatiale internationale, et que nous voulions ralentir complètement, il faudrait environ 7,7 kilomètres par seconde de delta-v. En insérant ces valeurs pour v_exhaust, m_rocket et Δv dans notre équation, nous obtenons m_fuel = 69 tonnes * ( e^(7.7/4.4 ) - 1 ) Vous calculez cela et vous découvrirez que c'est presque 330 tonnes de carburant . C'est presque * 5 fois * le poids de la navette spatiale elle-même. Vous pouvez clairement voir qu'il s'agit d'une quantité de carburant totalement irréaliste. A l'inverse, ralentir juste assez pour pouvoir utiliser l'atmosphère pour l'aérofreinage ne prend que de l'ordre de 100 m/s de Δv, ce qui est facilement réalisable.