Как долго Falcon Heavy продержится на орбите вокруг Марса, прежде чем сломается?

Илон Маск недавно произвел еще один характерный фурор своим планом запустить Falcon Heavy на орбиту вокруг Марса с дополнительной полезной нагрузкой своего личного родстера Tesla внутри.

Конечно, это экспериментальный запуск, и вполне возможно, что он взорвется при запуске. Если этого не произойдет, он отправится на орбиту вокруг Марса, по-видимому, на неопределенный срок.

Маск был процитирован в вышеупомянутой статье, как говорящий это

«Будет в глубоком космосе миллиард лет или около того, если не взорвется при подъеме».

Если предположить, что он имеет в виду орбиту Марса, когда говорит «глубокий космос», и предположить, что ракета доберется туда, как долго она на самом деле будет оставаться на орбите без дозаправки или какого-либо вмешательства человека? Я предполагаю, что у ракеты может остаться немного топлива для коррекции траектории, и ей потребуется гораздо меньше, чем, скажем, МКС на НОО, где сопротивление больше из-за плотной атмосферы Земли. Но действительно ли это продлится миллиард лет? Или его орбита ухудшится, а тело распадется до этого?

Я признаю, что воображаю стереотипную круговую орбиту вокруг Марса... может ли Илон говорить о более крупной эллиптической орбите, похожей на комету? В таком случае, я полагаю, существует еще больше переменных, которые сделают непредсказуемой продолжительность жизни в миллиард лет.

Я думаю, что машина не будет вращаться вокруг Марса, а будет отправлена ​​на орбиту, которая пересекается с орбитой Марса. Я не думаю, что верхняя ступень Falcon Heavy может осуществить что-то подобное.
Не форма орбиты (круговая или эллиптическая) определяет время жизни на орбите, а расстояние от планеты и, следовательно, насколько велико или мало сопротивление, вызванное атмосферой, определяет (исключая другие помехи), как долго орбита будет продолжаться. На самом деле эллиптическая орбита затухает раньше, чем круговая, поскольку нижний конец всегда ближе к планете, чем эквивалентная круговая траектория. В конце концов нижний конец попадает в атмосферу - как это случилось с Галилеем на Юпитере и Кассини на Сатурне, тогда прощай спутник в огненном шаре...
Возможно, стоит спросить у астрономов, как долго Фобос и Деймос находятся на орбите Марса.
@Rob Не совсем, я не думаю. Это вопрос о том, может ли какой-либо искусственный спутник вечно находиться на орбите, на который ответ «нет». Этот вопрос задается исключительно о Falcon Heavy и о том, просуществует ли он один миллиард лет или меньше (здесь один миллиард является верхней границей, а не «навсегда / тепловая смерть вселенной»).
@uhoh Гравитационные возмущения - это как раз один из факторов «других помех», о которых я говорил. В Вашем комментарии " самый важный параметр - это апоапсисное расстояние " - важно для чего? время до того, как оно уйдет в сторону из-за возмущений?
Цитата: «Государства должны избегать вредного загрязнения космического пространства». Источник: americanbar.org/groups/young_lawyers/publications/… -- Если кому не шутка, идея будет летать около месяца. - Ссылка, которую я дал, считается в 5 раз длиннее, чем он предлагает, и принятым ответом является то, что она, вероятно, не продлится долго, если ее не поддерживать. Стоимость и цель содержания антикварного автомобиля в 34 миллионах миль от нас являются запретительным фактором. Ценность твита заключается в продвижении его компаний.
Я почти уверен, что Илон недавно подтвердил, что целью была переходная орбита Хомана, которая пересекает Марс, но не совпадает с орбитами.
@Dragongeek Можете ли вы найти источник для этого? Я не могу найти ничего, кроме перебранки туда-сюда о том, серьезно он или шутит по поводу этого начинания.
@TylerH здесь: syfy.com/syfywire/elon-musk-on-the-roadster-to-mars в качестве цитаты: Нет, он не полетит на Марс. Он приближается к Марсу. Он сказал, что он будет размещен на «прецессирующей эллиптической орбите Земля-Марс вокруг Солнца».
@uhoh Я не понимаю, как расстояние апоцентра влияет на атмосферное сопротивление. Связь с расстоянием перицентра очевидна, если он окажется в атмосфере, все готово. У мифической круговой орбиты апоцентр и перицентр совпадают (можно выбрать любые две диаметрально противоположные точки). Если вы зафиксируете расстояние апоцентра, для увеличения эксцентриситета потребуется уменьшить перицентр , поэтому более эксцентричная орбита будет менее стабильной, чем круговая. Если поправить перицентр , то да, более эксцентричная орбита продержится дольше, учитывая отсутствие возмущений.
@uhoh понял - со мной "никогда" не случалось ... (и у меня есть мост на продажу;))

Ответы (2)

У Falcon Heavy нет возможности вывести пассивный объект (т.е. без собственного двигателя) на орбиту Марса. Время жизни второй ступени порядка 8 часов. После полета на Марс батареи на сцене разрядятся.

Так что нет возможности изменить траекторию, как только вы доберетесь до Марса. Лучшее, что они могут сделать, это направить ракету в общем направлении Марса на эллиптическую гелиоцентрическую орбиту, пересекающую орбиту Марса.

Им придется модифицировать ступень, чтобы она могла работать на орбите Марса: батареи большего размера, управление температурным режимом, изоляция основных топливных баков для уменьшения выкипания, специальное программное обеспечение для выведения топлива на орбиту Марса. Все это звучит как слишком много усилий для одноразовой демонстрационной миссии.

Что еще более важно: они выполняют эту миссию в рамках усилий по сертификации Falcon Heavy. Это означает, что им нужно продемонстрировать стандартный этап. Изменение сцены для этой миссии сделало бы миссию бесполезной.

Хранение криогенного топлива в течение многих месяцев, даже без переохлаждения, представляет собой технологическую проблему. Но что касается мощности, нельзя ли просто добавить дополнительную батарею на 100 кг с хорошим долговременным хранением (возможно, в обмен на снятие сидений и дверей родстера?) и отключить почти все потребление энергии на время поездки, что- то вроде того, как это сделали Rosetta и New Horizons ? Я предполагаю, что собственная батарея родстера уже была снята из соображений веса; Я не думаю, что они держат заряд достаточно долго.
Литий-ионные аккумуляторы (такие, как у Теслы), безусловно, могут держать заряд в течение нескольких месяцев, если их ничто не разряжает. Кроме того, я бы не ожидал, что они будут утруждать себя извлечением аккумуляторов из машины; общий вес родстера намного ниже того, что FH должен был бы в состоянии добраться до Марса. Теперь, с учетом сказанного, батареи станут бесполезными, если они станут слишком холодными, и поддержание их в тепле, безусловно, истощит их задолго до достижения Марса, поэтому определенно есть предел тому, как долго автомобиль сможет играть в Space Oddity сам с собой . .
Смотрите мой измененный ответ.
@uhoh Я действительно сомневаюсь, что вес был проблемой. Falcon Heavy может отправить на поверхность Марса как минимум 8-тонный аппарат («Красный дракон»). Я сомневаюсь, что 1,5-тонный автомобиль вообще вызовет какие-либо проблемы, только в общем направлении.
Литий-ионные аккумуляторы @CBHacking также имеют тенденцию разряжаться намного быстрее на холоде. Если на батареях нет изоляции, я полагаю, что они, вероятно, будут мертвы задолго до того, как приблизится к Марсу, даже если они полностью заряжены с самого начала и во время путешествия от них не будет ничего активно потреблять энергию.

Короткий ответ: это действительно сильно зависит от орбиты. В настоящее время точно неизвестно, на какой орбите он будет находиться, но есть некоторые требования, чтобы он просуществовал так долго, как утверждает Маск. Если перицентр орбиты достаточно высок, например, несколько тысяч километров, а апоапсис достаточно низок, он может оставаться очень долго, вполне возможно, более миллиарда лет, как написал Маск в Твиттере. Это займет много времени Δ v, однако, по сравнению с простой эксцентричной орбитой с низкой периапсией.

По прогнозам, Фобос, который вращается на высоте около 6000 км, либо расколется, либо столкнется с Марсом примерно через 50 миллионов лет. Так что нам понадобится более высокая орбита, чем эта. Если этот автомобиль собирается выйти на марсианскую орбиту, они, скорее всего, опустят свой перицентр очень низко, вероятно, ниже 1000 км, потому что чем ниже ваш перицентр, тем быстрее вы движетесь в этой точке, и чем быстрее вы движетесь, тем больше у вас мощности. можно получить при заданной величине тяги (по эффекту Оберта). Это, конечно, означает, что вы можете использовать меньше топлива, чтобы попасть в плен. Таким образом, лучший способ выйти на сверхстабильную орбиту — подойти на очень близком расстоянии, включить ретроградный режим, чтобы попасть в плен, пройти к апоапсису и использовать оставшееся топливо, чтобы поднять свой перицентр на приличную высоту. Я не подсчитывал, сколько Δ v он действительно будет иметь или сколько ему потребуется.

Итак, либо на второй ступени останется достаточно топлива (или, я полагаю, сейчас это третья ступень?), чтобы вывести его на орбиту с высоким перицентром, которая действительно может длиться более миллиарда лет, или он только совершает облет, или, возможно, это на самом деле не продлится больше миллиарда лет. Я не знаю, какой из них имеет место, но будет достаточно легко сказать, какой из них имеет место, если он отправит обратно видео или изображения, что, я уверен, так и будет.

Как долго Falcon Heavy продержится на орбите вокруг Марса, прежде чем сломается?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v