As naves poderiam esquentar menos na descida da órbita?

[MOR_AL]

Antigamente, as naves ao regressarem para a terra, não possuíam controle direcional. Por este motivo precisavam de um baita escudo térmico, já que a descida levava certo tempo, que vou chamar de T1. Elas possuíam duas formas de energia, lá em cima.
A potencial mais a cinética. Ao terminar a descida essas duas energias haviam se transformado (basicamente) em calor. Tal energia transformada em calor, dentro deste período T1, produzia uma temperatura muito alta. Daí a necessidade do escudo térmico. Ok!
O tempo passou e a tecnologia evoluiu. Vieram os ônibus espaciais. Estes já com controle direcional. Mas mesmo assim, ainda tinham o tal escudo térmico, devido a grande produção de calor.
Agora, finalmente, vem a dúvida.
Se o ônibus espacial começasse a sair de órbita com um ângulo mais rasante com a parte superior da atmosfera, as moléculas de ar atingiram a parte inferior do ônibus espacial com menor quantidade. Logo, inicialmente haveria menor redução de velocidade e de altitude. Em consequência, menos energia por unidade de tempo seria transformada em calor.
Evoluindo na aterrissagem, as partículas de ar proveriam alguma condição para que o ônibus espacial pudesse controlar, com mais efetividade uma descida mais lenta. Em consequência, diminuindo a quantidade de energia potencial e cinética por unidade de tempo. Em outras palavras; a energia seria transformada em calor por um período T2, bem maior que T1.
Se isso pudesse ser implementado, o escudo térmico poderia ser menos complexo, como o do ônibus espacial, pois a temperatura não aumentaria tanto.
Penso que deve haver algum impedimento técnico, para que isso não tenha sido implementado.
Minha curiosidade sobre este detalhe foi tal, que cheguei a escrever, já há alguns anos, para a NASA, mas não tive resposta.

Fica aberta a minha primeira dúvida.
MOR_AL

[pamv]

O problema é a densidade da atmosfera em relação à velocidade, teria que achar uma velocidade e trajetória de descida na qual o calor gerado pela colisão das partículas da atmosfera rarefeita com a nave fosse compatível com a dissipação de calor por essas mesmas partículas da atmosfera rarefeita. Não sei se isso é possível (ou provoca richochete) ou mais eficiente (leia custo/benefício) que os shields que desenvolveram para o space shuttle e posteriores. A solução da NASA foi bem original, os tiles do space shutle absorvem esse calor e se descascam levando-o embora, só que a nave precisa de um "re-shield" a cada pouso.
Este vídeo mostra o material do qual eles são feitos em ação numa demonstração https://www.youtube.com/watch?v=Pp9Yax8UNoM

[KrafT]

Bom minha leiguisse acredita em três coisas:

- O ângulo de reentrada tem que ser tal que a nave não "quique" de volta ao espaço;
- Quanto maior a velocidade, menor a necessidade de asas para sustentação da nave;
- Quanto maior a velocidade, menor a a variação possível entre velocidade mínima e máxima para evitar o stoll.

Então, leigamente concluo que devido à relativamente pouca asa somada à atmosfera rarefeita, a nave tem que ter uma **** velocidade para ser controlável.

São só devaneios.

[andre_luis]

O problema todo é que a Terra é redonda e quanto mais rente da atmosfera, maior a chance de dar um rasante e ir embora pro espaço, mas pensa bem: Mesmo que a Terra fosse plana e quicasse até amortecer, as pastilhas de ceramica não teriam como dissipar o calor e estariam aquecendo de qualquer jeito...

[pamv]

Por isso elas foram feitas para absorver o calor sem se decompor, descolar e se afastar levando-o embora.

Não é opinião ou afirmação minha é descrição do projeto pelos autores.

Se na atmosfera rarefeita não tem quem dissipe o calor então a nave provê uma estrutura de escamas que o absorve e se descola dissipando-o.

[KrafT]

MOR_AL, tomei a liberdade de perguntar direto para "os cara": https://www.quora.com/Why-does-an-space ... t-overheat

[pamv]

Os cara são o jpl.nasa.gov

[B-EAGLE]

Os cara são o jpl.nasa.gov

ah mas esse sr. Honsinger que deu a 1a resposta me pareceu bem convincente e interado do assunto, apesar de ser astronomo amador...

o Falcon 9, no começo do trajeto de volta pra base, a qual velocidade ele se encontra?

Será que precisaria desse monte de combustível mesmo pra diminuir bem a velocidade quando o ônibus estivesse a 27KKM/H?

[KrafT]

"Oh you might be asking again, why was the shuttle very fast in the first place?
The answer is orbital mechanics. The minimum speed for the shuttle to get to orbit was 17.600 mph. No wonder the shuttle was still really fast (a little less than that number) when “getting out” of said orbit to land."

Na minha inocência, o treco poderia deixar a IIS a 10km/h e fazer a reentrada nessa velocidade, sem traumas...

[Djalma Toledo]

Não é tão simples assim.

A Terra esta no Espaço a uma velocidade de +/- 100.000 km/h

O referencial para naves, satélites, etc. não é a Terra propriamente e sim sua (deles) órbita.

Complexo!

Dj. se sentindo complexado como se diz no Face Book

[MOR_AL]

Segundo vi em um destes canais de TV paga, Discovery, History etc., as proteções de calor do ônibus espacial (OE) são formadas por células e cada posição em que a célula se encontra possui sua geometria específica. Imagine montar todas essas células no OE. Já tinha visto reportagem semelhante sobre as peculiaridades do material do escudo do OE. Basicamente é formado de ar, por isso é que o cara segura assim que sai do forno. Observar também, que o sujeito pega ou pelos vértices, ou pelas arestas, por se encontrarem próximas à temperatura ambiente.
Concordo que o calor gerado tem que ser retirado do escudo para mantê-lo dentro de determinado limite, mas se usam um ângulo de reentrada na atmosfera e o calor sai do escudo, minha dúvida ainda permanece.
Porque não reentrar com um outro ângulo e demorar mais tempo descendo. Assim a produção de calor é menor e o escudo poderia ser mais simples (ou menos complicado).
Se não me engano, as naves russas, no início, já usavam esta tecnologia de desgaste do escudo.
Acessei o link com a explicação, mas apesar dela ser bem próxima à minha dúvida, ainda não bate com a minha pergunta.
Ops!!!
Pensei numa possível explicação.
Imagine a área do escudo. Agora imagine uma determinada espessura para o escudo. Outro material que não seja formado basicamente por ar, deveria ser bem pesado. Isso elevaria o peso total do OE e em termos de tara. Tal elevação de peso exigiria mais combustível e mais mecânica para o OE entrar em órbita.
Acho que devem ter partido da seguinte premissa. Quanto menor a tara melhor. Sendo assim, um escudo mais leve possível seria uma diretiva de projeto.
A partir daí, partiram para o projeto do material do escudo. Uma vez obtido um material mais leve que a tecnologia atual pode prover, chegaram ao ângulo de descida tal, que o incremento da temperatura no escudo fosse suportado pelo mesmo.
MOR_AL

[brasilma]

Quando era criança uma questão que me intrigava sobre a entrada em órbita era a questão da velocidade de escape, e eu sempre pensava no porque disso, não seria apenas ir subindo com qualquer velocidade, mas subindo e sair?!!

O filme com a Sandra Bullock "Gravidade" nos mostra um pouco dessa questão, principalmente se fizermos uma pesquisa por erros e acertos científicos.

Toda energia cinética que foi utilizada para levar a nave até lá em cima precisa ser perdida, creio que uma descida mais suave não é possível devido a menor área aerodinâmica x peso do veículo (comparando com um avião).