Kru Artemis II akan bertahan di suhu 3.000°C saat masuk kembali ke atmosfer. Seorang ahli hipersonik menjelaskan bagaimana mereka akan bertahan
Artemis II crew will endure 3,000°C on re-entry. A hypersonics expert explains how they will survive
The high-speed, hypersonic and extremely hot re-entry is the last challenge the Artemis II crew will have to endure on their epic 10-day mission.
Masuk kembali ke atmosfer yang berkecepatan tinggi, hipersonik, dan sangat panas adalah tantangan terakhir yang harus dihadapi kru Artemis II dalam misi epik mereka selama 10 hari.
After successfully completing their mission to the Moon, the Artemis II crew is about to return to Earth.
Setelah berhasil menyelesaikan misi mereka ke Bulan, kru Artemis II akan segera kembali ke Bumi.
The four astronauts set a new record for how far humans have travelled from Earth, reaching a maximum distance of 406,771 kilometres from our home planet.
Keempat astronot tersebut mencetak rekor baru sejauh manusia telah melakukan perjalanan dari Bumi, mencapai jarak maksimum 406.771 kilometer dari planet asal kita.
Their journey back will culminate in a high-speed, hypersonic and extremely hot re-entry into Earth’s atmosphere before their spacecraft splashes down in the Pacific Ocean off the coast of California at roughly 8pm April 10 local time.
Perjalanan kembali mereka akan memuncak dalam masuk kembali ke atmosfer Bumi yang berkecepatan tinggi, hipersonik, dan sangat panas sebelum wahana antariksa mereka mendarat di Samudra Pasifik di lepas pantai California sekitar pukul 8 malam waktu setempat pada 10 April.
The re-entry will be the last challenge the crew will have to endure on their epic ten-day mission. It comes with many dangers – but their spacecraft is equipped with an array of technology to keep them safe.
Masuk kembali ini akan menjadi tantangan terakhir yang harus dihadapi kru dalam misi epik mereka selama sepuluh hari. Ini disertai banyak bahaya – tetapi wahana antariksa mereka dilengkapi dengan serangkaian teknologi untuk menjaga keselamatan mereka.
A speedy re-entry
Re-entry yang cepat
The Orion capsule carrying the Artemis II astronauts will be travelling at more than 11 km/s (40,000 km/h) when it reaches Earth’s atmosphere. This is 40 times faster than a passenger jet travels.
Kapsul Orion yang membawa astronot Artemis II akan bergerak dengan kecepatan lebih dari 11 km/s (40.000 km/jam) ketika mencapai atmosfer Bumi. Ini 40 kali lebih cepat dari pesawat penumpang.
If we instead consider kinetic energy, which is the energy an object possesses due to its motion, upon re-entry the Orion capsule will have almost 2,000 times as much kinetic energy per kilogram of vehicle as a passenger jet.
Jika kita malah mempertimbangkan energi kinetik, yaitu energi yang dimiliki suatu benda karena gerakannya, saat masuk kembali ke atmosfer, kapsul Orion akan memiliki energi kinetik per kilogram kendaraan hampir 2.000 kali lipat dari pesawat penumpang.
Like any spacecraft returning home, it will have to slow down and reduce its kinetic energy to almost zero so parachutes can be deployed and it can land safely on Earth.
Seperti wahana antariksa apa pun yang kembali ke rumah, ia harus memperlambat dan mengurangi energi kinetiknya hingga hampir nol agar parasut dapat diturunkan dan ia dapat mendarat dengan aman di Bumi.
Spacecraft reduce their kinetic energy by performing a controlled re-entry through Earth’s upper atmosphere, where they use aerodynamic drag against the atmosphere as a brake to decelerate.
Wahana antariksa mengurangi energi kinetiknya dengan melakukan re-entry terkontrol melalui atmosfer atas Bumi, di mana mereka menggunakan hambatan aerodinamis terhadap atmosfer sebagai rem untuk memperlambat.
Unlike an aeroplane, which is generally designed to be aerodynamic and minimise drag forces to reduce fuel consumption, re-entering spacecraft do the opposite. They are designed to be as un-aerodynamic as possible to maximise drag and help them slow down.
Tidak seperti pesawat terbang, yang umumnya dirancang agar aerodinamis dan meminimalkan gaya hambat untuk mengurangi konsumsi bahan bakar, wahana antariksa yang masuk kembali melakukan sebaliknya. Mereka dirancang agar semenarik mungkin untuk memaksimalkan hambatan dan membantu mereka melambat.
This deceleration during re-entry can be extremely harsh.
Perlambatan selama re-entry ini bisa sangat keras.
Deceleration and acceleration are generally discussed in g-forces – or “g’s” for short. This is the deceleration or acceleration force divided by the standard acceleration we all feel from Earth’s gravity. A Formula One driver will experience over 5 g’s while cornering, which is close to the maximum g-forces a human can sustain without passing out.
Perlambatan dan percepatan umumnya dibahas dalam gaya g – atau singkatnya “g’s”. Ini adalah gaya perlambatan atau percepatan dibagi dengan percepatan standar yang kita rasakan dari gravitasi Bumi. Seorang pembalap Formula One akan mengalami lebih dari 5 g’s saat menikung, yang mendekati gaya g maksimum yang dapat ditahan manusia tanpa pingsan.
Small, uncrewed re-entry capsules such as NASA’s OSIRIS-REx capsule which brought back samples from asteroid Bennu, just barrel into the atmosphere and rapidly decelerate. These entries occur very quickly, in less than a minute. But g-forces in that case can be upwards of 100 – fine for robotic vehicles, but not for humans.
Kapsul re-entry kecil tanpa awak seperti kapsul OSIRIS-REx NASA yang membawa kembali sampel dari asteroid Bennu, hanya melaju ke atmosfer dan melambat dengan cepat. Masuknya ini terjadi sangat cepat, kurang dari satu menit. Tetapi gaya g dalam kasus itu bisa mencapai 100 – baik untuk kendaraan robotik, tetapi tidak untuk manusia.
Crewed vehicles such as NASA’s Orion capsule use lift forces to slow the entry down in time. This lowers the g-forces down to more manageable levels that humans can survive and makes re-entry last for several minutes.
Kendaraan berawak seperti kapsul Orion NASA menggunakan gaya angkat untuk memperlambat masuknya tepat waktu. Ini menurunkan gaya g ke tingkat yang lebih mudah dikelola yang dapat bertahan manusia dan membuat re-entry berlangsung selama beberapa menit.
A very hot re-entry
Re-entry yang sangat panas
The Orion capsule will re-enter the atmosphere moving at more than 30 times the speed of sound.
Kapsul Orion akan memasuki kembali atmosfer bergerak pada kecepatan lebih dari 30 kali kecepatan suara.
A shock wave will envelop the spacecraft, creating air temperatures of 10,000°C or more – about twice the temperature of the surface of the Sun.
Gelombang kejut akan menyelimuti wahana antariksa, menciptakan suhu udara 10.000°C atau lebih – sekitar dua kali suhu permukaan Matahari.
The extreme heat turns the air that crosses over the shock wave into an electrically charged plasma. This temporarily blocks radio signals, so the astronauts will be unable to communicate during the harshest parts of their descent.
Panas ekstrem mengubah udara yang melintasi gelombang kejut menjadi plasma bermuatan listrik. Ini sementara waktu memblokir sinyal radio, sehingga para astronot tidak akan dapat berkomunikasi selama bagian terberat penurunan mereka.
Making sure it’s a safe re-entry
Memastikan pendaratan kembali yang aman
Spacecraft survive the extremely harsh re-entry environment through careful design of their trajectories to minimise heating as much as they can.
Pesawat luar angkasa bertahan dari lingkungan pendaratan kembali yang sangat keras melalui desain lintasan yang hati-hati untuk meminimalkan pemanasan sebisa mungkin.
The craft also carries a thermal protection system. It’s effectively an insulating blanket which protects the spacecraft and its crew or cargo from the harsh hypersonic flow occurring outside.
Pesawat itu juga membawa sistem perlindungan termal. Ini pada dasarnya selimut insulasi yang melindungi pesawat luar angkasa dan awak atau kargo-nya dari aliran hipersonik keras yang terjadi di luar.
The thermal protection system is tailored precisely for the vehicle and its mission. Materials that can take more heat are put on the surfaces where the environment is expected to be harshest, and thicknesses are precisely adjusted too.
Sistem perlindungan termal disesuaikan secara tepat untuk kendaraan dan misinya. Bahan yang dapat menahan panas lebih banyak ditempatkan pada permukaan di mana lingkungan diperkirakan paling keras, dan ketebalannya juga disesuaikan secara tepat.
These materials are designed to glow red hot and degrade during the entry – but they will survive. The red-hot glow also radiates heat back out to the atmosphere instead of allowing it to be absorbed by the spacecraft.
Bahan-bahan ini dirancang untuk bersinar merah panas dan terdegradasi selama masuk – tetapi mereka akan bertahan. Cahaya merah panas ini juga memancarkan panas kembali ke atmosfer alih-alih membiarkannya diserap oleh pesawat luar angkasa.
This precise design is how Artemis is to able to pass through air at 10,000°C while maintaining a maximum heat shield surface temperature of only around 3,000°C.
Desain yang tepat inilah yang memungkinkan Artemis melewati udara pada suhu 10.000°C sambil mempertahankan suhu permukaan perisai panas maksimum hanya sekitar 3.000°C.
Most spacecraft are protected by materials called ablatives. These are generally made out of carbon fibre and a type of glue known as phenolic resin.
Sebagian besar pesawat luar angkasa dilindungi oleh bahan yang disebut ablative. Bahan-bahan ini umumnya terbuat dari serat karbon dan jenis lem yang dikenal sebagai resin fenolik.
These ablative heat shields absorb energy and inject a relatively cool gas into the flow along the surface of the vehicle, helping to cool everything down.
Perisai panas ablative ini menyerap energi dan menyuntikkan gas yang relatif dingin ke dalam aliran di sepanjang permukaan kendaraan, membantu mendinginkan segalanya.
The ablative heat shield material used on the Orion capsule is called AVCOAT. It is a version of the material which protected the Apollo capsule when it returned from the Moon in the late 1960s and early 1970s.
Bahan perisai panas ablative yang digunakan pada kapsul Orion disebut AVCOAT. Ini adalah versi bahan yang melindungi kapsul Apollo ketika kembali dari Bulan pada akhir tahun 1960-an dan awal tahun 1970-an.
While the Artemis I mission – an uncrewed test flight – was a great success, the heat shield ablation during re-entry was much larger than expected. Large chunks of material separated from the heat shield in some places.
Meskipun misi Artemis I – penerbangan uji tanpa awak – adalah kesuksesan besar, ablasi perisai panas selama pendaratan kembali jauh lebih besar dari yang diperkirakan. Gumpalan besar material terlepas dari perisai panas di beberapa tempat.
After lengthy inspections and analysis, engineers did decide to go ahead with the same type of heat shield on the Artemis II mission.
Setelah inspeksi dan analisis yang panjang, para insinyur memutuskan untuk melanjutkan dengan jenis perisai panas yang sama pada misi Artemis II.
They believe Artemis I lost chunks of its heat shield due to a pressure buildup inside the material during the “skip” part of its entry, where the spacecraft exited the atmosphere to cool down before performing a second entry where it landed.
Mereka yakin Artemis I kehilangan gumpalan perisai panasnya karena penumpukan tekanan di dalam material selama bagian “melompat” masuknya, di mana pesawat luar angkasa keluar dari atmosfer untuk mendingin sebelum melakukan masuk kedua tempat ia mendarat.
For Artemis II, the engineers have instead decided to modify the trajectory slightly to still use lift, but include a less defined “skip”.
Untuk Artemis II, para insinyur malah memutuskan untuk memodifikasi lintasan sedikit untuk tetap menggunakan daya angkat, tetapi menyertakan “lompatan” yang kurang terdefinisi.
It is amazing to see what NASA and the astronauts have achieved on this mission so far. But like many others, I’ll be relieved when I see them welcomed safely home on Earth.
Sungguh menakjubkan melihat apa yang telah dicapai NASA dan para astronot dalam misi ini sejauh ini. Tetapi seperti banyak lainnya, saya akan merasa lega ketika melihat mereka disambut kembali dengan selamat di Bumi.
Chris James receives funding from the Australian Research Council, the Commonwealth Defence Science and Technology Group, the US Office of Naval Research, and the US Air Force Office of Scientific Research.
Chris James menerima pendanaan dari Australian Research Council, Commonwealth Defence Science and Technology Group, US Office of Naval Research, dan US Air Force Office of Scientific Research.
Read more
-
Pinguin kaisar yang dicintai dan anjing laut bulu Antartika kini secara resmi terancam punah. Inilah yang dapat dilakukan
The beloved emperor penguin and Antarctic fur seal are now officially endangered. Here’s what can be done
-
AuDHD berarti autistik dan memiliki ADHD. Dan itu bisa terlihat sangat berbeda dari satu diagnosis
AuDHD means being autistic and having ADHD. And it can look very different to a single diagnosis