Descent vehicle (SA) är en rymdfarkost eller del av en rymdfarkost som är konstruerad för att sjunka ned en nyttolast från en konstgjord satellits omloppsbana eller från en interplanetär bana och mjuklandning på jordens yta eller en annan himlakropp. SA kan vara en del av en rymdfarkost som flyger i omloppsbana om en konstgjord satellit av en himlakropp (till exempel en omlopps- eller omloppsstation , från vilken SA är separerad före nedstigning) eller en rymdfarkost som utför en interplanetär flygning (till exempel en automatisk interplanetär station från vars flygmodul SA:n separeras innan den går ned).
Nyttolasten är människor, försöksdjur, stationära forskningsstationer, planetariska rovers, etc.
Den huvudsakliga tekniska uppgiften för en mjuklandning är att minska fordonets hastighet från rymden (ibland tiotals kilometer per sekund) till nästan noll. Detta problem löses på olika sätt och ofta används olika metoder konsekvent för samma apparat på olika delar av nedfarten.
Termen "motorlandning" används också. För att säkerställa inbromsning och nedstigning kräver denna metod närvaro av ungefär samma bränsletillförsel ombord på apparaten som för att föra denna apparat i omloppsbana från planetens yta. Därför används denna metod under hela nedstigningsbanan (som den enda möjliga) endast när man landar på ytan av en himlakropp utan atmosfär (till exempel månen). Om det finns en atmosfär på planeten, används raketmotorer endast i det inledande skedet av nedstigningen - för att överföra från rymdbanan (banan) till nedstigningsbanan, innan de går in i atmosfären, och även i slutskedet, strax före beröring ytan, för att dämpa den kvarvarande fallhastigheten.
Med den snabba rörelsen av apparaten i atmosfären uppstår en motståndskraft hos mediet - aerodynamisk, som används för att bromsa det.
Eftersom aerodynamisk bromsning inte kräver bränsleförbrukning används denna metod alltid när man går ner till en planet med atmosfär. Under aerodynamisk retardation omvandlas apparatens kinetiska energi till värme som överförs till luften och apparatens yta. Den totala mängden värme som frigörs till exempel under en aerodynamisk nedstigning från en omloppsbana nära jorden är över 30 megajoule per 1 kg av fordonets massa. Det mesta av denna värme förs bort av luftflödet, men SA:ns frontyta kan också värmas upp till temperaturer på flera tusen grader, så den måste ha tillräckligt termiskt skydd .
Aerodynamisk bromsning är särskilt effektiv vid överljudshastigheter, därför används den för bromsning från rymden till hastigheter i storleksordningen hundratals m/s. Vid lägre hastigheter används fallskärmar.
Olika banor för fordonets nedstigning under aerodynamisk inbromsning är möjliga. Två fall brukar betraktas: ballistisk nedstigning och glidning .
Under en ballistisk nedstigning riktas vektorn för de resulterande aerodynamiska krafterna direkt motsatt fordonets hastighetsvektor. Nedstigning längs en ballistisk bana kräver inte kontroll och användes därför på de första rymdfarkosterna Vostok , Voskhod och Mercury .
SA "Vostok" och "Voskhod" hade en sfärisk form och tyngdpunkten, förskjuten ner till en mer värmeskyddad botten. När den går in i atmosfären intar en sådan apparat automatiskt, utan användning av roder, en position med botten vänd mot luftflödet, och kosmonauten uthärdar G-krafter i den mest bekväma positionen med ryggen nedåt.
Nackdelen med denna metod är den stora brantheten i banan, och som ett resultat, inträdet av apparaten i atmosfärens täta skikt med hög hastighet, vilket leder till stark aerodynamisk uppvärmning av apparaten och till överbelastning , ibland överstigande 10g - nära det högsta tillåtna för en person.
Ett alternativ till ballistisk härkomst är planering. Apparatens yttre kropp i detta fall har som regel en konisk form och en rundad botten, och konens axel bildar en viss vinkel ( attackvinkel ) med apparatens hastighetsvektor, på grund av vilken resultatet av aerodynamiska krafter har en komponent som är vinkelrät mot hastighetsvektorn för apparatlyftkraften . På grund av gasrodrens funktion vänder apparaten åt höger sida och börjar liksom lyfta i förhållande till det mötande flödet. På grund av detta sjunker enheten långsammare, banan för dess nedstigning blir mer skonsam och lång. Bromsområdet sträcks både i längd och i tid, och de maximala överbelastningarna och intensiteten av aerodynamisk uppvärmning kan reduceras flera gånger jämfört med ballistisk inbromsning, vilket gör den glidande nedfarten säkrare och bekvämare för människor.
Anfallsvinkeln under nedstigning ändras beroende på flyghastigheten och den aktuella luftdensiteten. I de övre, förtärnade lagren av atmosfären kan den nå 40° och minskar gradvis när apparaten sjunker. Detta kräver närvaron av ett glidande flygkontrollsystem på SA, vilket komplicerar och gör anordningen tyngre, och i de fall den tjänar till att endast skjuta upp utrustning som tål högre G-krafter än en person, används vanligtvis ballistisk bromsning.
Omloppsstadiet för rymdfärjans rymdsystem , när det återvänder till jorden, utför funktionen av ett nedstigningsfordon, glider genom hela nedstigningssektionen från inträde i atmosfären till beröring av landningsstället, varefter en bromsande fallskärm släpps.
Denna metod används efter det att anordningens hastighet minskat till ett värde av storleksordningen hundratals m/s i det aerodynamiska bromsområdet. Fallskärmssystemet i en tät atmosfär dämpar apparatens hastighet till nästan noll och säkerställer dess mjuka landning på planetens yta.
I Mars sällsynta atmosfär minskar fallskärmar effektivt flyghastigheten till endast cirka 100 m/s. För att släcka hastigheten till cirka 10 m/s kan en fallskärm av rimlig storlek i Mars atmosfär inte. Därför används ett kombinerat system: efter aerodynamisk bromsning aktiveras en fallskärm och i slutskedet ett framdrivningssystem för en mjuk landning på ytan.
Landlandande bemannade nedstigningsfordon av Soyuz-seriens rymdfarkoster har också fastbränsle-retardationsmotorer som avfyras några sekunder före landning för att säkerställa en säkrare och bekvämare landning.
Nedstigningsfordonet på Venera-13- stationen, efter att ha sjunkit i fallskärm till en höjd av 47 km, tappade det och återupptog den aerodynamiska bromsningen. Ett sådant härkomstprogram dikterades av särdragen hos Venus atmosfär, vars nedre lager är mycket täta och varma (upp till 500 ° C).
Nedstigningsfordon kan skilja sig avsevärt från varandra beroende på nyttolastens natur och de fysiska förhållandena på planetens yta där landningen görs.
| I SA " Mercury " finns det inte mer ledigt utrymme än i ett litet plan (USA, 1961-62). | Astronauter flög upp till två veckor i tvåsitsiga rymdfarkoster Gemini med en total diameter på 3,05 m (USA, 1964-66) | Tre personer (Ryssland) lyfter och landar i Soyuz TMA SA med en diameter på 2,2 m. | Den största av alla vinglösa CA "Apollo" var också ganska trång (USA, 1967-75) | Shenzhou-5 nedstigningsfordon ( PRC ) liknar Soyuz till form och storlek. | Kapsel av en privat bemannad rymdfarkost Crew Dragon (USA). |
| Landningsfordon Blue Gemini (USA, 1962). | Multi-sits SA Big Gemini (USA, 1969) | Konformat fordon med tre nedstigningar VA TKS (USSR, 1970-1991). |
| Bevingad enkelsits SA " Daina-Sor " (USA, 1957-63). | Bevingad enkelsits SA " Spiral " (USSR, 1966-78). | Rymdplanet " Hermes " ( ESA , 1970-80-talet) | Återanvändbar SA VentureStar (USA, 1992-2001) | Rymdfarkosten " Buran " (USSR, 1970-80-tal) |
| Rymdfarkost " Orel " i jämförelse med rymdfarkost "Soyuz" (Ryssland). | Nedstigningsfordonet för det bemannade transportfordonet CST-100 (USA). | SA-projekt för mån- och marsfarkosten " Orion " (USA). |
| Automatisk månstation levererad av " Luna-9 " den 3 februari 1966. Den första mjuklandningen på månen. (Modell) | Månsonden " Surveyor-3 " (NASA), som landade på månens yta den 20 april 1967. Bilden togs av en medlem av Apollo 12 -expeditionen , Allan Bean, den 24 november 1969. | Utställningen av den sovjetiska "Lunar" på utställningen i Paris 2007. I förgrunden - SA " Luna-20 ". Det inkluderar SA, som tog prover av månjord till jorden (övre sfären). |
| Nedstigningsfordonet för den interplanetära stationen Mars-3 . | Nedstigningsfordonet för den interplanetära stationen Venera-13 . I den lägre atmosfären hoppade han fallskärm på en stel bromsklaff. | Nedstigningsmodul " Fily ". |