Если я уроню перо с орбиты, оно сгорит или «ударится» о землю?

Я знаю, что капсулам обычно требуется теплозащитный экран, чтобы выдержать возвращение с орбиты. Мне интересно, как размер объекта, плотность и аэродинамический профиль влияют на это.

Для большей конкретики:

  • Перо будет хвостовым пером взрослого голубя.
  • Орбита будет такой же, как у МКС, со скоростью +-7,6 км / с.
  • Под «падением» я подразумеваю бросок вниз к Земле со скоростью 5 м/с, чтобы он сошел с орбиты в разумные сроки.
Африканский или европейский голубь?
@MarkAdler Не уверен, что вы действительно спрашиваете всерьез, но скажем, обыкновенный вяхирь с хвостовым пером 14 см.
Деревянный голубь непременно сгорит.
Ваше предположение о том, что его бросают вниз со скоростью 5 м/с, ошибочно. На самом деле, было бы довольно сложно заставить его повторно войти в разумное время, хотя в конце концов это произойдет...
@MarkAdler На самом деле это ссылка на африканскую или европейскую ласточку , которую я должен был сказать, просто чтобы поболтать.
Я рад, что хоть кто-то получил ссылку.
Если бы вы попытались «бросить его вниз», вы бы просто увеличили эксцентриситет орбиты. Поскольку «импульс» со скоростью 5 м/с направлен вниз (и, следовательно, перпендикулярен направлению движения), импульс не меняет количество энергии в пере.
Сколько голубиных перьев вам пришлось бы выбрасывать со скоростью 5 метров в секунду с космической станции каждую минуту, чтобы компенсировать ее сопротивление в атмосфере? Будет ли это считаться «полетом»?
Примечание для @Aron: перпендикуляр Δ В изменяет энергию, но намного меньше, чем параллельный Δ В . Последний изменяет энергию в 1 ± Δ В В , тогда как первый изменяет его в 1 + ( Δ В В ) 2 .
Эффекты второго порядка @MarkAdler, где dV << V.
Мы знаем dE = F . dx. Как же тогда импульс изменяет Е? Сначала нужно изменить направление dx. Эффекты второго порядка
порожняя ласточка
@LocalFluff: Может быть, глиняный голубь подойдет лучше?
Я искренне и искренне предлагаю, чтобы НАСА провело этот эксперимент в образовательных целях. Это было бы увлекательно. Стоимость вывода массы на орбиту не будет чрезмерной, и астронавт может просто выпустить ее как можно мягче во время своего следующего выхода в открытый космос. Конечно, у кого-то здесь есть контакт с НАСА, который может это сделать?? :)

Ответы (1)

Бросать его вниз со скоростью 5 м/с практически ничего не даст. Это просто заставит его немного продвинуться по своей орбите. Для схода с орбиты его нужно кинуть назад, а не вниз. Однако в этом случае, поскольку у пера такой низкий баллистический коэффициент, оно быстро само сойдет с орбиты МКС, и вам вообще ничего не придется делать. Просто подождите немного.

Имея 10-сантиметровое перо массой 0,05 г, я рассмотрел два случая, предназначенных для ограничения возможностей. В первом случае перо подравнивается лицом к лицу с минимально возможным баллистическим коэффициентом. Он возвращается с высоты МКС менее чем за три часа. Максимальное замедление составляет около 10 G на высоте 100 км. Моя оценка нагрева весьма подозрительна (я применяю формулу тупого тела с радиусом носа, основанным на размерах перьев), но моя приблизительная оценка такова: 30 Вт / с м 2 , что довольно много для органического материала. Перо больше не будет выглядеть как перо.

Однако неясно, как он будет поддерживать такое отношение. Более вероятным будет тримминг с более тяжелой частью корня пера вперед. Для этого я использовал около 1/40 предыдущего С Д А , измеренное от пера стервятника. (Хоть и с совершенно неправильными числами Рейнольдса, но эй, это просто для развлечения.) Затем я понимаю, что он распадается с орбиты МКС менее чем за четыре дня с максимальным замедлением в 8 G на высоте около 80 км. Нагрев намного хуже, т. 200 Вт / с м 2 . Это типичная тепловая мощность при входе на Марс. Перо бы исчезло.

Во всяком случае, я подозреваю, что мой выбор подхода и параметров занижает нагрев. Так что мой вывод - перо, увы, сгорит. А у меня были такие большие надежды на перо.

Обратите внимание, что связанный вопрос теперь дает ответ с массой.
Для справки, в ответе указано 0,05 г на перо 10 см.
Согласно этому PDF-файлу, «аэродинамическое исследование восьми крыльев птиц и одного пера в аэродинамической трубе». документировано здесь: Уизерс, П., Аэродинамический анализ крыльев птиц как фиксированных аэродинамических профилей, Журнал экспериментальной биологии, 90, 143-162 (1981) начинать.
Почему перо подвергается экстремальному замедлению? Первоначально перо столкнулось с очень разреженным воздухом, что, по-видимому, вызвало лишь легкое замедление; по мере того, как она нисходит, не будет ли сила нарастать постепенно? Но... независимо от силы торможения всего пера, молекулы атмосферы будут ударяться о перо с орбитальной скоростью. Разве это не соответствует очень высоким температурам?
Как правило, по мере снижения баллистического коэффициента пиковое ускорение увеличивается, а пиковая скорость нагрева уменьшается.
@AnthonyX: очень грубая интуиция, высокое замедление связано с тем, что при орбитальной скорости не требуется много времени, чтобы добраться из области атмосферы с высокой конечной скоростью в область атмосферы с гораздо более низкой конечной скоростью ;-)
Будет ли недавний распад LightSail хорошим приближением к тому, как ведет себя перо на низкой орбите с точки зрения распада? Мне кажется они (перо и развернутый на 90-95% солнечный парус LightSail) должны иметь довольно схожие С Д и А / м , если совсем другая геометрия и свойства материалов.
Если я уроню перо с орбиты, оно сгорит или «ударится» о землю?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v