دخول الغلاف الجوي

صورة للظرف الجوي لعربة طواف استكشاف المريخ (MER)، والصورة عبارة عن أداء فني.
«دخول الغلاف الجوي» هو حركة جسم قادم من الفضاء الخارجي عبر غازات الغلاف الجوي لكوكب أو كوكب قزم أو قمر طبيعي. هناك نوعان رئيسيان للدخول في الغلاف الجوي: الدخول غير المُنضبط، مثل ذلك الخاص بدخول الأجرام الفلكية، أو الحطام الفضائي، أو النيازك المتفجرة. والدخول المُنضبط (أو إعادة الدخول) لمركبة فضائية خاضعة للتحكم تتبع مسارًا محددًا مسبقًا. يُطلق على التقنيات والإجراءات، التي تسمح بدخول المركبة الفضائية ونزولها وهبوطها عبر الغلاف الجوي بشكل خاضع للسيطرة، اسم إي دي إل.
تتعرض الأجسام التي تدخل الغلاف الجوي للمقاومة المهوائية، التي تؤثر بضغط ميكانيكي على الجسم، والتسخين الحركي الهوائي - الذي يحدث غالبًا بسبب انضغاط الهواء أمام الجسم، ولكن أيضًا بسبب المقاومة الهوائية. يمكن أن تسبب هذه القوى فقدان الجسم لكتلته أو حتى التفكك الكامل للأجسام الأصغر، ويمكن أن تنفجر الأجسام ذات القدرة الضعيفة على مقاومة الانضغاط.
يجب إبطاء سرعة المركبات الفضائية المأهولة إلى سرعات دون سرعة الصوت قبل نشر المظلات أو المكابح الهوائية. تتمتع هذه المركبات بطاقةٍ حركيةٍ تتراوح عادةً بين 50 و1800 ميجا جول، ويُعتبر تبديد تلك الطاقة في الغلاف الجوي الطريقة الوحيدة للتخلص منها. ستكون كمية الوقود المطلوبة لإبطاء المركبة مساويةً تقريبًا للكمية المُستخدمة لتسريعها في البداية نحو الفضاء، وبالتالي فمن غير العملي استخدام الصواريخ الكبحية خلال إعادة الدخول في الغلاف الجوي. في حين أن درجة الحرارة العالية المتولدة على سطح الدرع الحراري تعود إلى الضغط الأديباتي (الكظومي)، تُفقد الطاقة الحركية للمركبة في النهاية نتيجة الاحتكاك الغازي (اللزوجة) بعد مرور المركبة عبر الغلاف الجوي. تشمل طرائق أخرى ضعيفة لتبديد الطاقة إشعاع الجسم الأسود النابع مباشرةً من الغازات الساخنة والتفاعلات الكيميائية بين الغازات المتأينة.
لا تتطلب الرؤوس الحربية البالستية والمركبات المُستهلكة إبطاء سرعتها عند إعادة الدخول في الغلاف الجوي، وفي الواقع، فهي تتمتع بشكل انسيابي للحفاظ على سرعتها. علاوة على ذلك، لا تتطلب العودة ذات السرعة البطيئة إلى الأرض من الفضاء القريب، مثل الفقز المظلي من المناطيد، درعًا حراريًا لأن تسارع الجاذبية لجسم يبدأ من السكون نسبيًا من داخل الغلاف الجوي (أو فوقه بمسافةٍ قليلة) لا يمكن أن يقود لسرعة كافية لتوليد الكثير من التسخين الجوي.
بالنسبة للأرض، يبدأ الدخول في الغلاف الجوي عند «خط كارمان» على ارتفاع 100 كيلومتر (62 ميل؛ 54 ميل بحري) فوق سطح الأرض وفقاً لتعريف العلماء، بينما يبدأ على ارتفاع 250 كيلومتر (160 ميل؛ 130 ميل بحري) على كوكب الزهرة وعلى ارتفاع 80 كيلومتر (50 ميل؛ 43 ميل بحري) تقريبًا على كوكب المريخ. تصل الأجسام غير المُنضبطة إلى سرعات عالية أثناء تسارعها عبر الفضاء نحو الأرض تحت تأثير جاذبيتها، وتتباطأ بسبب الاحتكاك عند الدخول في الغلاف الجوي الأرضي. غالبًا ما تسافر الشهب أيضًا بسرعة كبيرة بالنسبة للأرض، وذلك نظرًا لاختلاف مسار مدارها عن مدار الأرض قبل أن تواجه بئر الجاذبية الأرضية. تدخل معظم الأجسام المُنضبطة الغلاف الجوي بسرعات تفوق سرعة الصوت بكثير بسبب مساراتها دون المدارية (على سبيل المثال، إعادة دخول الصواريخ البالستية العابرة للقارات في الغلاف الجوي) أو المدارية (مثل مركبة «سويوز») أو المسارات غير المقيدة (مثل النيازك). طُورت العديد من التقنيات المتقدمة لتمكين الدخول والتحليق في الغلاف الجوي بسرعات هائلة. يعد الطفو طريقةً بديلة منخفضة السرعة للدخول المنضبط في الغلاف الجوي، إذ تلائم الكواكب ذات الأغلفة الجوية السميكة أو الجاذبية القوية أو كلا العاملين خلال عمليات الدخول المعقدة الأسرع بكثير من الصوت، مثل الغلاف الجوي الخاص بكوكب الزهرة والقمر تيتان والكواكب الغازية العملاقة.