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A reentrada na atmosfera da Terra continua a ser um dos problemas mais desafiadores para os projetistas de espaçonaves. Ao contrário dos detritos espaciais típicos que se queimam ao entrar na atmosfera, uma nave espacial que regressa deve sobreviver a intenso aquecimento e desaceleração para aterrar em segurança como uma unidade única. Os engenheiros devem conciliar forças poderosas para evitar falhas catastróficas.
A dinâmica da desaceleração
Para alcançar a órbita, um satélite deve primeiro atingir a velocidade de escape – aproximadamente 40.000 km/h (25.000 mph). Quando reentra na atmosfera superior, o atrito aerodinâmico desacelera o veículo, convertendo energia cinética em calor. As temperaturas da superfície podem subir até 1.650°C (3.000°F) e as forças de desaceleração podem exceder sete vezes a gravidade da Terra.
O Corredor de Reentrada
O ângulo em que uma nave entra na atmosfera determina se ela irá queimar, sobreviver ou deslizar pela borda. Uma trajetória demasiado íngreme provoca um aquecimento catastrófico e falhas estruturais; um caminho muito raso faz com que o veículo deslize pela atmosfera como uma pedra. A janela ideal – conhecida como corredor de reentrada – situa-se entre estes extremos. Para o ônibus espacial, o ângulo do alvo era de cerca de 40°.
Gravidade, arrasto e sustentação em jogo
Durante a descida, três forças competem:gravidade, arrasto e sustentação. O arrasto, impulsionado pelo atrito do ar, depende do formato do veículo e da densidade atmosférica; um perfil rombudo gera mais arrasto do que um perfil aerodinâmico, acelerando a desaceleração à medida que a nave desce. A sustentação – gerada pelo design aerodinâmico do veículo – atua perpendicularmente ao seu movimento e pode neutralizar a gravidade, um princípio que o Shuttle explorou para controlar sua descida.
Reentradas não controladas
Em 2012, cerca de 3.000 objetos pesando 500 kg (1.100 lb) orbitavam a Terra, todos destinados a reentrar eventualmente. Na falta de um projeto específico para reentrada, a maioria se desintegra entre 70–80 km (45–50 milhas). Apenas 10–40% dos fragmentos sobrevivem, geralmente metais com alto ponto de fusão, como titânio ou aço inoxidável. O clima variável e a atividade solar alteram o arrasto atmosférico, impossibilitando previsões precisas de impacto.
