大気圏突入と角度について

質問

大気圏突入と角度について

こちらに近い質問です。

http://okwave.jp/qa/q1570706.html

よく宇宙開発の文書やSFで、飛行物体が地球の大気圏に突入するシーンで「角度が急すぎると燃え尽きる」「角度が浅すぎると大気圏にはじかれる」という表現を見ます。

急すぎる場合は自明ですが、
角度が浅すぎて大気圏にはじかれる場合、
地球に戻ってこられなくなるという表現を見たこともあります。

しかし実際には、大気圏に接触することで物体は減速し、
いずれは角度が十分深くなって大気圏に入ることになると思います。

これに伴うデメリットは何でしょう?
・減速しすぎて最適な突入角度を選べず、やっぱり燃え尽きてしまうかもしれない
・突入のタイミングがずれて、着地点もずれる

他に何かあるでしょうか?

燃え尽きることに比べると、あまり深刻ではないと思ったもので……

回答No.3

isa-98

簡単な事なんですよ。
物体は自由落下するんです。

高校物理の抗力が大事です。

ｈ＝V＾A/２Gから、
距離（大気圏スケールハイト）を入力して方程式を構築します。

ここから、自由落下１S辺りの抗力係数を算出します。

にゃんにゃんにゃんと。　つ＾＿＾）つ
http://d.hatena.ne.jp/nk_poco/20081214/p2

ここから慣性系での８ｋｍ/ｓでの空気抗力係数
（進行方向、１S付近の垂直抗力）を考え、合成します。

それと、角度が十分に浅い場合には楕円軌道の遠心力も残ります。

最悪、移動距離に対して落下が十分でないので
重力＜抗力となるとエアークッションになります。

お礼

ありがとうございます。

すいません、この数式はお手上げです……

なんとなく想像すると、鉛直方向への降下速度が、
大気圏からの抗力よりも小さいと、大気圏に入れずにはじかれてしまう、と
いう感じでしょうか。

前の方への補足でも書きましたが、その後の挙動がどうなるだろう、というのが
質問の趣旨です。

回答No.2

nananotanu

多分、質問者様がイメージされている「時間スケール」がぜんぜん違います。

大気圏突入は(待機との接触＝摩擦で徐々に減速されるほど)ユックリとしたものではなく、ほんの一瞬の出来事です。

川や池で平らな石を跳ねさせて遊ぶ時(の一発目)のように、触れた瞬間に跳ね飛ばされて、遠くへ飛んでいってしまいます。

お礼

ありがとうございます。
角度が浅い場合、壁をこするように大気の層に接触して、やがて離れるという感じかと
思っていたので、一瞬ではじかれるというのは意外でした。

水切りを例に出されていますが、その１回目の着水以後はどういう挙動になるだろうか、
というのが疑問でした。
はじき飛ばされるにしても、突入速度より加速するとも思えないし、まして
周回軌道から飛び出すというのはナンセンスだと思ったもので。

いかがでしょうか？

回答No.1

kushiro946

こんばんは。
以前にどこかで聞いたか見たような気がするんですが、大気にはじかれてしまうと大きな楕円軌道になってしまい、酸素や軌道修正用の噴射剤が足りなくなってしまうと言うことではなかったかと・・・・
ソースを探してみたのですが見つけられなかったので、こんな事言ってるのもいた位に聞いておいてください。

燃え尽きるのも嫌ですが、酸素が無くなって窒息するのも嫌ですよね～。

お礼

ありがとうございます。そのソースがわかるといいのですが……
たしかに帰還前の資源が少ない状態でコースを乱されると、
何かしら使い尽くしてしまって時間切れで終了、ということになりかねませんね。

逆に言えば、燃料や酸素や時間に余裕がある限りは、再挑戦できる
ということになるでしょうか？