Мы видели это на орбите... подождите, как он сюда попал?

Моя запись для двухнедельного тематического челленджа:

Вы исследователь космоса. Вы посещаете эту странную обитаемую планету в системе Альфа Центавра в рамках первой пилотируемой экспедиции в другой мир. Вы видите странные вещи, плавающие в верхних слоях атмосферы/пространства, но ничего об этом не думаете, несмотря на то, что они очень похожи на живых существ. Выбравшись на поверхность, вы увидите похожее по форме животное. Сначала вы думаете, что это совпадение, но во время исследования вы видите одного на выступе на высокой скале. Он бегает, прыгает и взлетает, используя океанские термики, чтобы подняться, а затем взмахивая крыльями, когда поднимается выше. В конце концов он исчез из поля зрения. Вы отсканировали его на своей космической станции и обнаружили, что он быстро приближается к верхним слоям атмосферы.

Мы говорили о том, как растение может совершать межпланетные путешествия через семена. Есть ли способ для моего существа достичь верхних слоев стратосферы, около мезосферы? Можно ли получить какое-либо эволюционное преимущество, которое могло бы вызвать появление этого существа? Как существо могло вернуться на планету, не сгорая?

КРИТЕРИИ, КОТОРЫМ ДОЛЖНО СООТВЕТСТВОВАТЬ СУЩЕСТВО

  • должны быть крылья
  • должен, по крайней мере, достичь самой вершины тропосферы, а лучше стратосферы.

Области атмосферы

Повторный вход на планере возможен, если существо достаточно легкое; предположительно, бумажный самолетик мог бы это сделать. Достижение орбитальной скорости 7 км/с или около того? Не думаю, что это можно сделать, если у вашего существа нет реактивного двигателя, да и то с натяжкой.
@МайкЛ. Возможен ли полет на вершину тропосферы или стратосферы?
Я так думаю; Вы всегда можете просто всплыть там, по крайней мере. Но беда космоса не в том, что он далеко , а в том, что он быстрый . Поднявшись высоко, вы не попадете на орбиту и не поможете покинуть свою планету.
@DustinJackson Ваше требование тропосферы полностью меняет ваш вопрос. Уже есть птицы, которые могут летать в стратосферу. Требования к высоте очень, очень отличаются от требований к скорости убегания.
@DustinJackson Можете ли вы уточнить, что вы ищете? Вы хотите крылатое существо, которое может достичь космической скорости? Или вы просто ищете существо, которое может достигать определенной высоты? Ваш вопрос подразумевает, что вы ищете существо, которое может вращаться вокруг планеты и уходить с нее. Но ваши критерии подразумевают, что вы просто ищете существо, которое может летать очень высоко.
@ Nick2253 На самом деле я ищу что-то среднее между ними. Технически не покидая планету, но где-то между тропосферой и высшим уровнем стратосферы.
@DustinJackson Тогда вы ищете только то, что достигает определенной высоты. Попасть в космос и попасть на орбиту (покинуть планету) — это очень разные вещи. Если я отправлю тебя в космос, ты будешь в космосе, но в спешке рухнешь. Чтобы выйти на орбиту, нужно иметь огромную скорость.
Кажется, я помню, что где-то в « Эволюции » Бакстера было такое существо. Живя в основном всю свою жизнь планируя.

Ответы (3)

Одним словом: абсолютно .

Уже есть виды птиц, такие как белоголовый сип Рюппеля , которые летают в стратосферу. Крылатому существу было бы довольно легко эволюционировать, чтобы парить или планировать на еще большей высоте. Я предполагаю, что есть несколько путей, которые могут привести к появлению такого существа.

Во-первых, я мог бы представить себе половой отбор как движущую силу, толкающую вид в верхние слои атмосферы: самец, который летит выше всех, получает то же самое, что и самка.

Однако есть предел тому, что крылья могут сделать для вас. Как только вы поднимаетесь выше определенной высоты, плотность воздуха становится слишком низкой, и крылатое существо не может контролировать себя или обеспечивать подъемную силу. Все больший и больший размах крыльев мог бы компенсировать этот недостаток, и это привело бы к более ленивому планированию / плаванию в верхних слоях атмосферы, а не к высокоскоростному полету.

Во-вторых, могли существовать отношения хищник/жертва, которые заставляли два вида развиваться в гонке вооружений, где большая высота была развитым путем отхода. В этом сценарии птицеподобный вид должен быть высшим хищником, а это означает, что другие птицеподобные существа находятся в опасности. Возможно, вид развил способ летать над высшим хищником, который из-за веса хищника не смог бы летать так высоко.

Эти отношения уже существуют с серыми журавлями и их хищниками-орлами. Если бы орел был более эффективным хищником или у него было бы меньше вариантов добычи, подъем еще выше был бы жизнеспособной стратегией выживания для журавля.


Для прикрытия наших баз поговорим о плотности воздуха и живучести на больших высотах.

По мере подъема на высоту атмосферное давление быстро падает. Это затрудняет дыхание, взмахи руками и скольжение. С первым можно справиться задержкой дыхания или специально адаптированными легкими (сочетание, которое мы наблюдаем сегодня у высокогорных птиц). Вторые два можно скорректировать за счет меньшей массы тела и большего размаха крыльев. Эта комбинация может быть сложной, потому что вам нужно больше мышц, чтобы качать большие крылья, но мы уже видим птиц, которые уравновешивают эти два элемента, чтобы летать на поразительной высоте.

Это не точно. Спасательная скорость — это скорость, необходимая для того, чтобы покинуть объект без дальнейшего ускорения . Например, ваше число 2,4 км/с — это скорость, которую вам нужно будет запустить с поверхности Луны и пройти остаток пути по инерции. Объект, который постоянно поднимается, фактически постоянно ускоряется и может уйти с любой положительной скоростью — теоретически вы можете достичь космоса, двигаясь со скоростью 1 м/с.
@DanSmolinske Абсолютно правильно, Дэн; здесь нет разногласий. Вы упускаете два вопроса: 1) вопрос о том, как существо достигнет космической скорости, и 2) как что-то с крыльями сможет поддерживать какую-либо положительную скорость, когда достигнет космоса? Другими словами, крылатое существо должно будет достичь такой скорости в атмосфере, при которой оно сможет двигаться , чтобы достичь орбиты и остаться на ней.
Технически это правильно, но я думаю, что на самом деле они спрашивают, возможно ли для существа избежать земного притяжения, и скорость убегания не обязательно является хорошим показателем этого. По крайней мере, это будет меньшее значение, если вы сможете взлететь в верхней части полезной атмосферы.
@DanSmolinske Большая часть энергии, необходимой для выхода на орбиту, фактически используется для того, чтобы двигаться вбок , а не подниматься. Это забавный способ представить это: what-if.xkcd.com/58
ОП так сильно изменил свой вопрос, что на самом деле это больше не отвечает на вопрос. Не могли бы вы обновить свой ответ, чтобы отразить это?
@ThalesPereira Обновлено на основе нового вопроса.
@DanSmolinske, я не думаю, что комментарий 1 м / с имеет смысл. Чтобы достичь и поддерживать орбитальную и гиперорбитальную траектории, требуется минимальная скорость, не так ли?
@SerbanTanasa: Чтобы поддерживать скорость 1 м/с, вы должны постоянно ускоряться против силы тяжести, вот почему это работает. Если вы постоянно ускоряетесь, вы можете уйти с любой произвольно низкой скоростью. Если это поможет, подумайте об этом так: если вы постоянно удаляетесь от Земли со скоростью 1 м/с, как вы можете не оказаться в космосе?
@DanSmolinske Конечно, но скажем, у вас есть это ускорение 1,0000001 g, пока вы не достигнете высоты 1 000 000 км, а затем остановите его, вы (сначала медленно) упадете обратно на Землю.
@SerbanTanasa: Чем дальше вы ускоряетесь, тем выше будет ваша скорость (поскольку гравитация Земли уменьшится). В какой-то момент вы окажетесь на расстоянии, где ваша скорость равна орбитальной скорости вашей высоты.

Таким образом, взмахивая крыльями, он вообще не сможет достичь желаемых высот.

По сути, ваше существо, вероятно, несколько легче воздуха с очень большим размахом крыльев. Ваше существо способно быстро складывать размах крыльев, наполнять и сжимать большие объемы газа, которые оно затем выбрасывает с большой скоростью. Существо также должно быть очень термостойким, особенно там, где оно создало ракету/таран. Вероятно, он должен быть фотосинтезирующим, а также плотоядным; как такое существо будет развиваться и какое преимущество оно будет иметь, будучи слегка взрывоопасным с жаростойкой оболочкой, но также в основном струей пламени (независимо от того, что на самом деле обязательно будет пламя) - это не то, о чем я готов размышлять.

Если существу не нужно выходить на орбиту, оно может набрать скорость, прежде чем развернуться и поменять скорость на высоту. Он сможет оставаться на месте только на мгновение, прежде чем гравитация возьмет верх, и он вернется на землю.

Основная проблема с повторным входом — скорость. Если вы только суборбитальный, у вас не будет такой большой скорости. Я думаю, что хорошей моделью для рассмотрения будут корабли Virgin Galactic Spaceship 1 и Spaceship 2.