oldukça karmaşık olan bu olguyu kontrol edebilmek için geliştirilen mühendislik teknikleri de oldukça karmaşıktır ve aynı zamanda uzay mühendisliğinin oldukça popüler bir alanıdır. atmosferi olan bir gezegene giren cismi kütle çekimi nedeniyle hipersonik rejimde şok dalgası beklemektedir. bu olguyu bu derece zorlaştıran da tam olarak budur.
dünya yüzeyinden 6500 km uzaklıkta olduğunuzu düşünün, dünya'nın yarıçapının 6371 km olduğunu düşünecek olursanız dünya sizi yeryüzündeki 9.81 m/s^2'lik bir yerçekimi ivmesi yerine yaklaşık 2.4 m/s^2'lik bir yerçekimi ile kendine doğru çekmeye başlayacaktır.
fakat uzayda olduğunuzu dikkate alacak olursanız, etrafınızda hareketinizden kaynaklanan herhangi bir sürtünme kuvvetine maruz kalmanız mümkün olmadığından dolayı bu çekim kuvveti dünya'ya yaklaştıkça giderek artan bir kuvvetle sizi kendine doğru çekecektir. newton kuralları gereği hızınız da giderek artacaktır, hem de herhangi bir sürtünme kuvveti olmadığından dolayı hesaplaması oldukça basit f=ma formülüyle.
çıkılan maksimum irtifaya bağlı olarak bu hız o kadar yüksek olabilir ki mach sayısı dünya'ya yaklaştığınızda 36'ya kadar çıkabilir. nitekim ay'dan dönen apollo 11 aracında mach sayısı 36 olmuştur
bildiğiniz gibi mach sayısı, bir cismin hızının sesin o cismin bulunduğu ortamdaki hızına oranından ibaret olmakla beraber akış hakkında çok temel bilgiler verir. öncelikle şok nedir ona odaklanalım.
şok dalgası, bir ortamı sesten daha hızlı bir şekilde rahatsız eden, rahatsız eden bir değişiklik olduğunda görülen bir fenomendir
ortamı rahatsız etmekse, içinde bulunulan gaz dolu ortamda hareket etmekle mümkündür. yani bırakın atmosfere girişi, sokakta yürürken bile içinde bulunduğunuz hava dolu ortamdaki molekülleri rahatsız edersiniz. bu nedenle sahip olduğunuz hızı aktardığınız hava moleküllerin toplam sıcaklıkını ve toplam basınçını değiştirmiş olursunuz. bunu hareketinizin yarattığı basınç dalgaları sizin adınıza gerçekleştirir.
şöyle bir sorun var ki, bu basınç dalgaları moleküller arası titreşim frekansına bağlı bir şekilde yayılabilirler, biz bunu makroskopik düzeyde ses hızı olarak algılarız. yani sesten hızlı giden bir cismin yarattığı rahatsızlığı dengeleyecek edecek basınç dalgaları cisimden yavaş kalır ve bu biriken rahatsızlık bir anda bütün enerjisini akışkanın üzerine boca eder ve sonunda şok dalgası denilen kavram oluşur. şok dalgalarından sonra havanın statik sıcaklığında ve statik basıncında ani yükselişler oluşur.
yolcu uçakları bu yüzden sesten hızlı gitmezler ve tasarımları hep akışı az rahatsız edecek şekilde bombeli yani streamlined şekilde tasarlanır.sesten 2-3 kat hızlı gidebilen savaş uçaklarında ise amaç şok nedeniyle oluşacak kayıpların azaltılmasıdır. normal şok yerine, eğik şok dalgasına yol açacak şekilde keskin hatlara sahip bir şekilde tasarlanırlar.
