Warum war die CARE-Wiedereintrittsdemonstration von ISRO bei 5300 m/s so langsam?

Diese Community-Wiki-Antwort auf What are some details of ISRO's Gaganyaan Mission sagt derzeit:

Das Crew Module Atmospheric Re-entry Experiment (CARE) wurde am 18. Dezember 2014 um 04:00 UTC gestartet. Das Besatzungsmodul wurde in der vorgesehenen Höhe von 126 km und einer Geschwindigkeit von 5300 m/s getrennt. Es trat in eine Küstenphase ein, in der es dreiachsige Steuermanöver durchführte, um beim Wiedereintritt einen Anstellwinkel von null Grad sicherzustellen.

Der ballistische Wiedereintritt startete aus einer Höhe von etwa 80 km. In dieser Höhe wurde der Antrieb abgeschaltet. Der Hitzeschild erfuhr Temperaturen um 1.000 Grad C und die Kapsel erfuhr eine Verzögerung von bis zu 13 g.

5300 m/s bei 126 km ist keine typische Wiedereintrittsbedingung, es ist zu langsam. Normalerweise kommen Wiedereintritte von LEO, beginnend bei etwa 7800 m/s mit einer kleinen Deorbit-Verbrennung in der Größenordnung von 100 m/s, die gerade ausreicht, um das Raumschiff dazu zu bringen, 180 Grad später auf die Atmosphäre zu treffen. (Siehe Antworten zu Wie schwer müssen Sie etwas von der ISS werfen, damit es deorbitiert wird? und auch Delta V-Anforderungen für kreisförmige zu elliptische Umlaufbahnen )

Der Unterschied in der kinetischen Energie zwischen 5300 und 7800 m/s ist das Quadrat oder nur etwa 46 %. Warum so langsam? Gab es keine Startfähigkeit, um dies mit einer realistischen Geschwindigkeit und daher kinetischer Energie abzubauen, oder war die Kapsel noch nicht bereit, die kinetische Energie eines vollständigen Wiedereintritts abzubauen, oder erfüllte diese Geschwindigkeit die spezifischen Missionsanforderungen und hätte eine realistischere Geschwindigkeit gehabt ? war weniger lehrreich?

Antworten (2)

Ich wollte dieser Antwort weitere Informationen hinzufügen . Die Trägerrakete, die die Boilerplate trug, befand sich selbst auf ihrem Jungfernflug, der GSLV Mk.III LVM3-X . Es hatte eine Dummy 3rd Upper Cryogenic Stage, die mit Stickstoff gefüllt war, um das tatsächliche Gewicht zu simulieren. Anstatt eine Dummy-Nutzlast zu senden, wurde die CARE-Mission durchgeführt. Der Launcher konnte nur einen suborbitalen Sprung ausführen. Dennoch lieferte die CARE-Mission die erforderlichen Daten. wie dieser

Eine offensichtliche Frage ist, wie dieser Test die Wiedereintrittsleistung des Moduls zufriedenstellend validieren wird, wenn die Testbedingungen nicht mit dem tatsächlichen Szenario übereinstimmen. Besonders der Fall bei ablativem Wärmeschutz.

Hier kommt ISROs frühere Reentey-Mission, das Space Capsule Recovery Experiment (SCRE oder häufiger SRE oder SRE-1 ) .

SRE-1 wurde entwickelt, um die Fähigkeit zu demonstrieren, eine umlaufende Raumkapsel zu bergen. Es war auch beabsichtigt, das wiederverwendbare Wärmeschutzsystem, die Navigation, Führung und Steuerung, die Hyperschall-Aerothermodynamik, das Management von Kommunikationsausfällen, das Verzögerungs- und Flotationssystem sowie die Wiederherstellungsvorgänge zu testen. Die aus dieser Technologie und diesem Experiment gewonnenen Informationen werden auf das Design von Indiens bemannter orbitaler Kapsel Gaganyaan angewendet.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das vom Polar Satellite Launch Vehicle (PSLV-C7) vom Satish Dhawan Space Center (SDSC) SHAR, Sriharikota, am 10. Januar 2007 gestartete Raumkapsel-Wiederherstellungsexperiment (SRE-1) wurde heute (22. Januar 2007) nach dem Manövrieren erfolgreich geborgen um wieder in die Erdatmosphäre einzutreten und über dem Golf von Bengalen etwa 140 km östlich von Sriharikota abzusteigen.

Seit seinem Start umkreiste SRE-1 die Erde in einer kreisförmigen polaren Umlaufbahn in einer Höhe von 637 km. In Vorbereitung auf seinen Wiedereintritt wurde SRE-1 auf eine elliptische Umlaufbahn mit einem Perigäum (erdnächster Punkt) von 485 km und einem Apogäum (erdfernster Punkt) von 639 km gebracht.

Heute, am 22. Januar 2007, begann um 08:42 Uhr (IST) die Neuausrichtung der SRE-1-Kapsel für den De-Boost-Betrieb. Der De-Boost begann um 09:00 Uhr mit dem Zünden der Bordraketenmotoren und die Operationen wurden um 09:10 Uhr beendet. Um 09:17 Uhr wurde die SRE-1-Kapsel für ihren Wiedereintritt in die dichte Atmosphäre neu ausgerichtet. Die Kapsel trat um 09:37 Uhr in einer Höhe von 100 km mit einer Geschwindigkeit von 8 km/s (29.000 km/h) wieder ein. Während des Wiedereintritts wurde die Kapsel durch Kohlenstoff-Phenol-Ablationsmaterial und Silikakacheln auf ihrer Außenfläche vor der intensiven Hitze geschützt.

Die Wärmeschutzkacheln wiesen geringfügige Schäden auf, die durch den Wiederherstellungsprozess verursacht wurden.

Daher hat ISRO den orbitalen Wiedereintritt bereits getestet und ist von seinen Systemen überzeugt.

Ich habe auch meine Antwort auf space.stackexchange.com/q/43696/35601 mit weiteren Informationen zu SRE-1.🙂 aktualisiert
Das ist eine tolle Antwort, vielen Dank!

Die einfache Antwort lautet: Es war nur ein Teiltest.

Aus der offiziellen ISRO-Pressemitteilung vom 18.12.2014:

[T]seine suborbitale experimentelle Mission sollte die Fahrzeugleistung während der kritischen atmosphärischen Phase seines Fluges testen und trug daher eine passive (nicht funktionsfähige) kryogene Oberstufe

Die Testziele waren insbesondere :

  • Flugvalidierung des komplexen atmosphärischen Flugregimes von LVM3
  • Validierung neuer Konstruktionsmerkmale
  • Gesamtintegrität des Missionsdesigns, der Simulation und der Softwareimplementierung
  • Studieren Sie die Wiedereintrittsmerkmale des Crew Module CARE

Der Start auf einem Fahrzeug , das, wenn seine Oberstufe nicht durch flüssigen Stickstoffballast ersetzt worden wäre, in der Lage gewesen wäre, eine echte Umlaufbahn zu erreichen, erscheint mir etwas verschwenderisch, aber andererseits war es auch der Jungfernflug dieses Fahrzeugs (dh das Fahrzeug war es auch getestet wird), ist ein suborbitaler Sprung sicherer für die bestehende Weltrauminfrastruktur im Falle eines Kontrollverlusts, und ein einfacherer Wiedereintrittstest macht es wahrscheinlicher, dass die anderen Testziele der Mission erreicht werden könnten (da die Wahrscheinlichkeit eines Scheiterns geringer ist). .