Дирижабль на Земле, а планер на Марсе?

Можно ли создать с помощью дирижабля достаточную площадь поверхности, чтобы сбросить скорость, используя атмосферу Марса, чтобы обеспечить управляемую мягкую посадку и свести к минимуму потребность в тормозных ракетах? Взлетно-посадочная полоса должна быть на месте. Во время полета на Земле он должен был бы вести себя как высокоскоростной планер на Марсе.

Сильфон теплозащитного экрана на 2-м изображении — это высокотехнологичный воздушный шар, изготовленный НАСА. Может ли он быть добавлен в носовую часть гибридного дирижабля, построенного или надутого в космосе для спуска с орбиты без необходимости в тяжелой теплозащите?

Мог ли дирижабль, как на 1-й картинке, при старте в стратосферу достичь орбитальной скорости, как у ракеты?

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

https://www.newscientist.com/article/dn10288-inflatable-cushions-to-act-as-spacecraft-heat-shields/ введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь

https://www.nasa.gov/centers/ames/orgs/exploration-tech/entry-systems-div/hiad.html

https://www.newscientist.com/article/dn10288-inflatable-cushions-to-act-as-spacecraft-heat-shields/

Во-первых, дирижабль не мог находиться на орбите, потому что внутреннее давление заставило бы его разорваться в космическом вакууме.
Давление вне дирижабля в космосе будет ~0. Таким образом, вы опускаете гигантскую пустую подушку безопасности. Если бы вы пытались сделать это на Марсе, давление там составляло бы 0,6% от давления воздуха на Земле, поэтому попытка заполнить его еще больше привела бы к разрыву. Вы не можете сделать это без жесткой оболочки, чтобы защитить дирижабль от разрыва. И тогда он точно не будет полезен как дирижабль.
Если ваша цель — создать большое сооружение на Марсе, я не понимаю, почему вам нужно пройти через всю эту ерунду с дирижаблем. Сам по себе дирижабль не служит никакой полезной цели, и разместить такое большое сооружение на Марсе было бы намного сложнее, чем просто построить его там.
Как вы собираетесь его снижать?
Если он не предназначен для значительной плавучести, может быть, было бы проще не называть его дирижаблем.
@ Анци, как его назвать?
@Muze Боюсь, ты не понял меня. Как, без постоянных ракетных обстрелов, вы собираетесь спустить этот дирижабль с геостационарной орбиты на землю? Без какой-либо опорной конструкции (например, космического лифта) вы бы не оставались «геосинхронными», когда дирижабль опускается.
Вы добавили много материала к вопросу, который затрудняет ответ. Теперь это целое предложение по системе транспорта и среды обитания, но вы не совсем понимаете, что за ним стоит физика. Чтобы учиться на этом сайте, вам нужно задавать конкретные вопросы и тщательно обдумывать ответ, прежде чем задавать сопутствующие вопросы.
Вам нужно замедлиться. Вы пытаетесь спроектировать целые системы, прежде чем изучать науку и математику, лежащие в основе всего этого. Это действительно то, что вам нужно принять. Ваши воображаемые видения ничего не дадут, если вы не изучите науку, чтобы сделать их реалистичными. Это сложно, но оно того стоит. Система сдерживала вас, потому что вам нужно было приспособиться к этому, и она пытается заставить вас это сделать — вот почему вы не можете задавать новые вопросы прямо сейчас. Это происходит автоматически, когда вы получаете достаточно голосов против.
Эти голоса связаны с тем, что вопросы не показывают исследования, имеют тенденцию быть очень широкими, а также неясными, потому что вы часто недостаточно знаете о соответствующей науке, чтобы ясно выразить свои мысли. Вам может быть трудно быть методичным в этом, когда ваша голова постоянно наполняется идеями, но это то, что действительно поможет вам здесь. Спросите о самой маленькой части, которую вы можете определить как вопрос, вместо того, чтобы расширять вещи. На самом деле попробуйте сначала все проверить самостоятельно, узнайте, где и как это сделать. Тогда дайте время. Проектирование систем требует многих лет обучения, а коротких путей не существует.
Это не дирижабль на первой картинке, это концепт Reaction Engines A2 для проекта LAPCAT.

Ответы (1)

К сожалению, мой ответ не будет содержать решающих «да» или «нет» — по той простой причине, что все зависит от точных параметров и, вероятно, потребует хорошего исследования НАСА для фактического ответа. Но ответ, который я могу дать без этого в настоящее время: «Вполне вероятно, что да».

1) вопрос поддержания дирижабля в пустоте. Это просто "да". Если номинальный перепад давления оболочки дирижабля составляет 500 Па, накачайте его до 200 Па, и он останется надутым в пустоте. С любым риском разрыва можно справиться с помощью пассивного предохранительного клапана. И давление может быть обеспечено из газового баллона под давлением - позвольте мне сказать, что если ваше целевое давление составляет 0,006 бар, то небольшой баллон высокого давления, надутый до (довольно стандартно) 100 бар, может заполнить огромный объем. Не говоря уже о хранении жидкого или даже твердого топлива и отведении охлажденных продуктов сгорания в оболочку.

2) Спуск его в атмосферу. Это тот случай, когда я могу беспомощно пожать плечами и сказать «может быть». Мы знаем, что достаточно легкие объекты (отношение площади поверхности к массе достаточно велико) могут вернуться с НОО в атмосферу, не сгорая. Насколько легкий? Какое соотношение? Где провести границу? Профиль входа, вероятно, будет включать в себя выход на относительно высокую орбиту, где дирижабль потеряет большую часть своей орбитальной скорости из-за атмосферного сопротивления, даже до того, как упадет ниже высоты низкой орбиты, и, сохраняя плавучесть, уменьшит скорость снижения до такой степени, что тараны взлетят.нагрев будет достаточно низким из-за достаточно разреженной среды, чтобы оболочка не сгорела. Это ключевой момент - иметь достаточно высокое сопротивление на достаточно больших высотах, чтобы адиабатическое сжатие среды не могло повредить оболочку, прежде чем она замедлится до предельной скорости. И это расчет на хорошую статью профессиональных ученых, а не на пост на сайте вопросов и ответов.

3) Атмосферный спуск. Абсолютно выполнимо; нагрев содержимого оболочки будет регулировать плавучесть, позволяя точно настроить скорость спуска и обеспечить мягкое приземление.

Можно ли использовать такой дирижабль на Марсе? Возможно так; хотя он и не очень полезен в качестве дирижабля (с таким разреженным воздухом подъемная сила будет жалкой, а требуемый размер сделает его жертвой чрезвычайно быстрых ветров), но оболочка может быть перепрофилирована как слой оболочки купола колонии, а не полный 1 бар, но парциальное давление, чтобы позволить внутренним слоям иметь более низкую дельту давления, пока самый внутренний слой не обеспечит полное давление. Кроме того, из-за необходимости сделать все это очень легким (для воздушного торможения) полезной нагрузки почти не будет - сама оболочка будет фактической полезной нагрузкой с минимальным количеством активных систем для управления спуском.

Но при условии, что мы сможем сделать дирижабль достаточно легким и достаточно прочным, чтобы выдержать аэродинамическое торможение, это будет очень жизнеспособный метод доставки материала для конструкции купола, вероятно, намного более прочный, чем механические посадочные модули со сдутым материалом.

... хотя зачем вам вообще хотеть вывести его на синхронную орбиту Марса, я не понимаю. Совершенно бессмысленная "накрутка".
# 2 вы предполагаете ужасно неправильно. Абсолютно никакой пользы от выведения на геостационарную орбиту нет. Вы теряете возможность как для аэродинамического торможения, так и для эффекта Оберта при выводе на низкую орбиту; вы тратите много топлива на совершенно ненужную циркуляризацию, а тем более на увод корабля оттуда с орбиты. Серьезно, поиграйте в Kerbal Space Program, чтобы получить общее представление о том, как все это работает вместе. Синхронная орбита — это действительно ужасное место, приземлившееся посередине между любыми полезными высотами.
Если бы дирижабль должен был замедлять свой спуск, как на Земле, при плотности воздуха 1%, он должен был бы быть достаточно большим и легким, чтобы ветер со скоростью 100 миль в час действовал на него так же, как ветер со скоростью 100 миль в час влияет на дирижабль на Земле. Те же свойства, те же зависимости. Если вы сделаете его достаточно плотным, чтобы быть невосприимчивым к марсианскому ветру, вы сделаете его достаточно плотным, чтобы сгореть при входе в атмосферу или, в лучшем случае, врезаться в поверхность на очень высокой скорости.
@Muze: и № 3: есть вопрос структурной целостности и стоимости доставки в космос и на орбиту Марса. Сделайте его слишком тонким по сравнению с его размером, и он будет разорван аэродинамическими силами. Сделайте его достаточно толстым и достаточно большим, и он будет весить сотни тонн, и не будет ракеты, чтобы доставить его на Марс.
Во-первых, замедление до такой орбитальной скорости, при которой у вас будет нулевая путевая скорость при приземлении, определенно разрушит его при входе в атмосферу; плотность воздуха растет с высотой; ваша скорость в момент начала торможения будет слишком высока, чтобы потерять ее до того, как плотность вырастет настолько, чтобы сжечь ее. Да и пытаться с синхронной орбиты было бы очень неэффективно.
Выведите его на орбиту Пе около 200 км. Он будет терять орбитальную скорость с каждым проходом Pe, пока не станет круговым; затем он продолжит терять скорость и высоту - надеюсь, потеряет скорость достаточно быстро и высоту достаточно медленно, к тому времени, когда он собирается войти в более толстые слои, его скорость уже ниже достаточной, чтобы сжечь его.
Я ответил на некоторые комментарии в своем вопросе.
@СФ. Ограничение этой идеи медленной потери орбитальной скорости при каждом проходе состоит в том, что должна быть одна орбита, когда у вас есть достаточная скорость, чтобы снова обогнуть планету (~ км/с), и еще одна, когда у вас ее нет. В этот момент вы достигнете поверхности за половину орбиты, что дает вам около 45 минут, чтобы рассеять всю эту энергию в лучшем случае, а на самом деле гораздо меньше времени из-за быстро растущей плотности.
@djr: это предполагает классический плотный космический корабль. При скорости Марса на низкой орбите 3361 м/с и приблизительном весе 100 граммов на м^2 поверхности 1м^2 будет рассеивать 546 кДж энергии за эти 45 минут. Это в среднем около 200 Вт/м^2. Корабль должен выдерживать солнечное излучение около 1400 Вт/м^2. И он имеет большой объем конвективного хладагента (плавучий газ) внутри для борьбы с избыточным теплом.
@СФ. Мой комментарий был об орбитальной динамике и не делал никаких предположений о космическом корабле. Даже «космический корабль типа династата» должен замедлиться с орбитальной скорости до почти полной остановки за считанные минуты. Возможно, рассеивание энергии для этой формы менее проблематично, но, как вы уже отмечали ранее, удержать эту форму и не превратиться в конфетти будет проблемой на гиперзвуковых скоростях.
@djr: Вопрос в том, сколько минут. Типичное отключение плазмы длится не более 2-3 минут, а рассеиваемая энергия исчисляется мегаваттами. Эта форма заставляет атмосферное сопротивление иметь значение намного раньше - на гораздо больших высотах и ​​​​более низких плотностях; распределяя рассеиваемую энергию в течение более длительного времени и при гораздо более низкой плотности воздуха - в отличие от возвращаемой капсулы, зависящей от аблятора и короткого времени, чтобы не допустить тепла внутрь, этот намеренно продлевает спуск. Тем не менее, на Земле у него не было бы шансов, но 3,3 км/с — это не 8 км/с, а с в 2 в кинетической энергии это имеет большое значение.
@СФ. Вы правы - пиковый нагрев имеет значение для сжигания, а для этого типа тела это может быть совсем по-другому. Я возражал против того, что я прочитал в вашем комментарии, чего на самом деле там не было: вы сказали: «Надеюсь, потеря скорости достаточно быстро и высота достаточно медленно к тому времени, когда он собирается войти в более толстые слои, он уже ниже скорости, достаточной, чтобы сжечь его ». и я истолковал это как означающее «достаточно медленно терять скорость, чтобы можно было безопасно войти». Я указывал, что это не потеря 1 м/с на каждой орбите в течение месяцев (как при аэрозахвате), все происходит за минуты.
Я думаю, вы все это знаете, на самом деле речь шла о @Muze, который, возможно, не знает.
Дирижабль на Земле, а планер на Марсе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v