Pitanje:
Let na planetima i mjesecima guste atmosfere
Zoltán Schmidt
2013-07-31 17:17:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Da li bi određene vrste letenja bile moguće na planetima poput Venere, Titana (koji je mjesec, znam: P) ili plinskih divova?

Razmišljam o aspektima ovih tipova zrakoplova: zračni brodovi (koji za plutanje i letenje koriste samo ogromnu količinu zraka), jedrilice (koje za letenje koristi samo vjetar), avioni s propelerima, helikopteri (koriste slične načine letenja) i avioni s mlaznim motorima.

Očito je da većina njih ne bi radila na planeti bez ili s vrlo tankom atmosferom poput Mjeseca ili Merkura, pa sam precizirao pitanje onim planetima i mjesecima koji imaju gustu i / ili gustu atmosferu. Također, pod zrakoplovima mislim samo na ona vozila koja ne mogu napustiti atmosferu - budući da ona koja mogu putovati u svemiru, moraju moći putovati i unutar atmosfere. Ali obrnuto, to nije istina.

Na primjer, klizanje na Jupiteru (ili čak na Veneri) bilo bi jako moguće, jer jaka oluja u njihovoj atmosferi generira jak vjetar. Ali očito ne može u svemir, jer nema vjetra koji bi ga prigušio u višim slojevima atmosfere.

Koje je pitanje? :) Ako ste sigurni da su sonde teže od zraka održive, onda biste to možda trebali suziti na ono o čemu ne znate, poput jedrilica.
@AlanSE Pitanje je u tome tko od njih može i ne može letjeti na spomenutoj vrsti planeta i mjeseca. Samo teoretsko pitanje.
Vrlo dobro pitanje i odgovori. Zahvalio bih kad bi netko dao odgovor za zračne brodove i helijske balone. Možda ću o tome postaviti neko određeno vrijeme.
Pitanje o helij balonima: https://space.stackexchange.com/questions/44863/how-high-could-a-helium-balloon-go-on-mars-and-on-triton
Dva odgovori:
#1
+22
DanteTheEgregore
2013-07-31 19:38:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zapravo sam upravo čitao sjajan Što ako? članak o ovom pronađen ovdje. Moguć je let na drugim planetima. Mislim da je uključeni strip to izvrsno sažeo:

Some Description

Što se tiče svakog valjanog tijela u našem Sunčevom sustavu (osim Zemlje, naravno), parafrazirat ću bit:

Sunce : Pokušaji leta na suncu više su ili manje beskorisni jer bi bilo koje plovilo dovoljno blizu da osjeti da bi njegova atmosfera trenutno isparilo.

Mars : Članak detaljno raspravlja o simulaciji putem X-Plane. Kako se pokazalo, X-Plane može biti napravljen za usku simulaciju uvjeta pronađenih na Marsu. Nažalost, kako je također utvrđeno, let na Mars je moguć, ali težak. Da biste postigli let na Marsu, morate ići brzo . U članku se navodi da je brzina mah 1 potrebna samo za postizanje leta. Problem je u tome što, kad jednom postignete let, inercija čini gotovo nemogućom promjenu smjera.

Venera : Venera je zanimljiva. Atmosfera na Veneri je 60 puta gušća od Zemljine atmosfere. Lako biste mogli postići let nevjerojatno malom brzinom (Cessna 172 Skyhawk, zrakoplov po kojem se temelji članak, mogao bi postići let brzinom trčanja). Problem je što je zrak na Veneri dovoljno vruć da se topi olovo. To uvijek možete zaobići leteći u Venerovoj gornjoj atmosferi. Gornja atmosfera prilično je slična zemlji i u nju bi bilo vrlo lako uletjeti avionom. Morali biste osigurati da nijedan metal ne bude izložen jer sumporna kiselina u gornjim slojevima atmosfere predstavlja opasnost od korozije.

Jupiter : Let na Jupiteru je nerealan. Jupiterova gravitacija je previše jaka. Snaga potrebna za održavanje leta je približno tri puta veća od snage Zemlje što tamo čini krajnje nerealno.

Saturn : Slabija gravitacija i nešto gušća atmosfera od Jupitera znači da bi se zrakoplov mogao ponijeti bolje, ali u konačnici podlegao bi hladnom ili jakom vjetru.

Uran : Let na Uranu mogao bi se održati nešto duže, ali u konačnici bi zrakoplov i dalje podlegao tamo zatečenim uvjetima.

Neptun : temperatura i turbulencija onemogućuju let na Neptunu. Pretpostavlja se da će se vaš zrakoplov brzo raspasti u atmosferi.

Titan : Titan je možda najbolji plan za pokušaj leta. Citiram članak:

"Što se tiče leta, Titan bi mogao biti bolji od Zemlje. Njegova je atmosfera gusta, ali gravitacija lagana, što mu daje površinski tlak samo 50% veći od Zemljina sa zrakom četverostruko gustim. Njegova gravitacija niža od one na Mjesecu znači da je letenje lako. "

Let na Titanu IS lak. Čovjek bi teoretski mogao postići let s krilnim odijelom i pukom snagom mišića. Problem je u tome što je Titan hladan, 72 Kelvina hladan. Let bi zahtijevao neke velike izmjene grijanja, ali, osim faktora topline, Titan je apsolutno najbolje mjesto za pokušaj leta u našem Sunčevom sustavu. Čak je i bolja od Zemlje. Kao zanimljivu napomenu, Titan je do sada zapravo bio prehladan da bi ga istražile čak i bespilotne sonde. Opet, citirajući članak:

Baterije bi pomogle da se neko vrijeme griju, ali na kraju bi letjelica ostala bez vrućine i srušila se. Sonda Huygens, koja se spustila s gotovo ispražnjenim baterijama (snimajući fascinantne slike dok je padala), podlegla je hladnoći nakon samo nekoliko sati na površini. Imao je dovoljno vremena da pošalje jednu fotografiju nakon slijetanja - jedinu koju imamo s površine tijela izvan Marsa.

Zemlja : Zemljini uvjeti sasvim su optimalni za letenje. Zemljina gravitacija iznosi 9,78 m / s². Za usporedbu, Jupiterova gravitacija je 24,79 m / s², a Titanova 1,352 m / s². Zemljina atmosfera je na razini mora 1 standardna atmosfera ili 101,3 kPa ili 14,7 psi u odnosu na Marsov prosjek koji je oko 0,006 standardne atmosfere ili 600 Pa ili 0,087 psi i Venerov prosjek koji iznosi oko 9,2 mPa ili 1330 psi. Brzina polijetanja za naš Cessna 172 Skyhawk je 64 KIAS (Brzina zraka naznačena brzinom zraka), a najbolja brzina uspona je 73 KIAS. Uobičajena brzina krstarenja u Cessni 172 Skyhawk iznosi 122 čvora (140 mph, 226 km / h). Za usporedbu, za let na Marsu bit će potrebne brzine iznad 1 Macha što znači 768 mph ili 1236 km / h.

Da rezimiramo :

  • Sunce : Trenutno isparavanje.
  • Mars : Atmosfera je pretanka da leti ispod maha 1, iznad maha 1, u stvari ne može upravljati.
  • Donja atmosfera Venere : Let je moguć, ali zrak vruće vodi. Rastopili biste se.
  • Gornja atmosfera Venere : Let je moguć, ali korozija je faktor zbog sumporne kiseline, tako da nema izloženih metala.
  • Jupiter : Velika gravitacija čini let krajnje nerealnim.
  • Saturn : Let je moguć, ali vaš bi zrakoplov u konačnici mogao podleći hladnim i vremenskim uvjetima.
  • Uran : Isto kao i Saturn, ali MOŽDA potrajete malo duže.
  • Neptun : Vaš bi se zrakoplov brzo raspao od ekstremeturbulencija.
  • Titan : Let se mogao postići umjetnim krilima i pukom mišićnom snagom. Nažalost, Titan je hladan. Da citiram članak iz XKCD-a:

Ako ljudi stave umjetna krila da lete, mogli bismo postati Titanove verzije priče o Ikaru - naša bi se krila mogla smrznuti, raspasti, i pošaljite nas posrćući u smrt.

Icarus on Titan

  • Zemlja : Znamo da let na Zemlji djeluje zahvaljujući znanju iz prve ruke. Nećemo imati najoptimalnije uvjete u našem Sunčevom sustavu, ali uvjeti ovdje još uvijek su izvrsni za sve tipove zrakoplova s ​​posadom.
  • Bilo gdje drugdje : Nema atmosfere, pa biste se srušili balistički.

Kao malu napomenu :

Titan je apsolutno najbolje okruženje za let uobičajenim zrakoplovom ako ne uzmete u obzir na hladnoći. Pretpostavljam da bi bilo puno lakše i jeftinije pokušati let u gornjoj atmosferi Venere štiteći sve izložene metale od korozije, nego što bi bilo napraviti velike preinake na konvencionalnom zrakoplovu kako bi on i njegov pilot mogli podnijeti velike hladnoće nađene na Titanu .

Još jedna mala napomena : Mach 1 mjeri se u odnosu na zemlju, dakle 340,29 m / s. Brzina zvuka na Marsu je različita. Brzina zvuka je 226 m / s.

Jupiter možda neće letjeti pod pritiskom na kojem biste preživjeli, ali let je definitivno moguć, zapravo, kako gubite visinu, na kraju ćete plutati u ravnotežnom položaju, tako da je zračni brod održivo rješenje.
@RoryAlsop Ne mogu vidjeti konvencionalni zrakoplov koji bi podnio uvjete Jupitera. Možda onaj koji je jako izmijenjen, ali koji bi mogao postojati izvan dosega ovog pitanja, ovisno o tome što definiramo kao letjelicu i zrakoplov. Stvarno, za potrebe pitanja, a ovo ću uključiti u uređivanje, Venera je gornja atmosfera najbolje moguće okruženje za let u standardnom zrakoplovu. Titan je sjajan, ali pretpostavljam da su troškovi koji su uključeni u izmjene kako bi se moglo izdržati hladnoću mnogo veći od zaštite cijelog izloženog metala na postojećem konvencionalnom zrakoplovu.
Joj, ovo je smiješno! = D, međutim, moglo bi biti zanimljivo provjeriti ponašanje helikoptera (ali zasigurno je slično međuplanetarnoj Cessni jer obje koriste propelere), jedrilicama i zračnim brodovima. Na primjer, posve sam siguran da letenje Zeppelinom mora biti moguće na Jupiteru jer je gustoća zraka puno veća. S druge strane, zračni bi pritisak uništio sam balon, mislim.
@ZoltánSchmidt Jedini problem je Jupiterova gravitacija koja je ludo visoka i više je nego dvostruko veća od Zemljine. Nešto ovdje težak 150 kg na Jupiteru bi težilo 354,6 kg. Možda bi zrakoplov tipa Zeppelin ili balon mogao to preživjeti, ali uvjeti su manje nego optimalni za krilate zrakoplove i helikoptere.
Nedostajala vam je Zemlja.
@gerrit "Što se tiče svakog valjanog tijela u našem Sunčevom sustavu (osim Zemlje naravno), malo ću parafrazirati:" Preskočio sam Zemlju jer sam smatrao da to nije primjereno. Mogu ga uključiti ako želite. :)
@ZachSmith Što se tiče Marsa, mislite li na Mach 1 u odnosu na Marsovu brzinu zvuka ili Zemlju?
@called2voyage Mach 1 u odnosu na Zemlju, dakle oko 1.236 km / h ili 768 mph
@ZachSmith Predložio bih da se to uključi u vaš odgovor, jer je Mach 1 relativna mjera kada imamo posla s drugim atmosferskim uvjetima.
-1
Učinilo mi se da je Randall Munroe slično nacrtao sve balističke putanje, ali sigurno s jednakom početnom brzinom, na nekim planetoidima moglo bi se doći malo dalje nego na drugima.
@gerrit Ne vjerujem da je strip trebao biti shvaćen tako ozbiljno, ali da, možete postići daljnji kontinuirani let na određenim planetoidima. Saturn i Uran su najbolji primjeri jer su oba prilično slična za potrebe našeg pitanja, ali kontinuirani let ** MOŽDA ** bit će moguć dulje vrijeme na Uranu (imajte na umu da je duži let nemoguć jer ćete izgubiti kontrolu prije nego što iscrpite. svoju opskrbu gorivom). Let na Titanu mogli biste održati najduže jer je za postizanje i održavanje leta potrebno vrlo malo goriva.
Zapravo, let na Jupiteru možda nije toliko nerealan. Većina zrakoplova može nositi 3g na zemlji. Akrobatski zrakoplovi ili mlazni lovci mogu doseći i do 10 g. Leteti vodoravno na Jupiter je poput letenja u vodoravnom beskrajnom krugu na + 3g na zemlji. Nisu potrebne nikakve strukturne preinake, samo pronađite ispravnu nadmorsku visinu na Jupiteru, gdje je pritisak jednak zemlji. Daleko smo od "krajnje nerealnog zbog gravitacije"
@ZoltánSchmidt Trebali bismo odbaciti zračne brodove na Jupiteru jer je njegova atmosfera uglavnom vodik i helij, pa stoga ne možemo ispuniti zračni brod ničim osjetno lakšim. Možda bi ogroman balon s vrućim vodikom mogao raditi, ali čini mi se sumnjivim.
@qqjkztd: Ali mogu li podnijeti + 3g _kontinuirano_? Mogućnost kratkog povlačenja nekoliko G tijekom okreta daleko je od mogućnosti izdržavanja nekoliko G tijekom cijelog trajanja leta. Ako ništa drugo, brinuo bih se da li sustavi za gorivo mogu napajati motore tijekom dugih razdoblja neprekidnog leta od 3 g.
#2
+2
airplaneguy11
2017-04-27 23:52:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Čini se da je Venera najpraktičnija, a ne Titan (jedna MORA utjecati na hladnoću). Da, tako je vruće na Veneri da otapa olovo na 621 stupnjeva F. Međutim, olovo je mekan metal i težak je. Ne gradimo zrakoplove od olova. Aluminij se topi na 1.218 stupnjeva Fahrenheita (F), a titan na 3.200 stupnjeva F. Lockheed SR-71, leteći na Machu 3+, dizajniran je ranih 1960-ih s aluminijskom strukturom i titanskim kožama kako bi ga zaštitio od toplinskog trenja molekula zraka stvorene tim brzinama. Moglo bi se izgraditi drugi zrakoplov tipa "SR-71" i letjeti Venerom, iako bi materijali osjetljiviji na temperaturu trebali biti termički izolirani, a nekima bi trebalo biti aktivno hlađenje. Na Titanu, na 72 stupnja Kelvina to je -330 stupnjeva Fahrenheita, i jednostavno ne letimo "normalnim" zrakoplovima po takvoj hladnoći. To je hladno poput tekućeg dušika i metal bi postao toliko lomljiv da bi se jednostavno otrgnuo od aerodinamičkih sila. Međutim, temperatura u svemiru je još hladnija na 2,7 stupnjeva kelvina (-455 Fahrenheita), ali aerodinamičkih sila nema jer je riječ o vakuumu. Tamo cijelo vrijeme "letimo" svemirskim letjelicama. Boeing je upravo svojim svemirskim avionom X-37 dovršio rekordnih 674 dana u svemiru. Dakle, letjeti Titanom svemirskim avionom sličnim X-37 možda je ipak praktično.

Ovo je teško pročitati. Možete li to malo formatirati ili pojasniti?
Prostor je hladniji od Titana, ali vakuum je dobar toplinski izolator. Stoga bi u praktične svrhe Titanova atmosfera hladila zrakoplov puno brže nego što svemir hladi svemirsku letjelicu.


Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...