Вопрос знатокам.
Возможно ли, теоретически, для выхода на орбиту около солнца, совершить "aerobreaking" с помощью солнечной "атмосферы"? И если да, насколько это возможно практически?
В фантастике встречается. Если не торможение, то маскировка звездолета в хромосфере. С отводом тепла по милиоонокилометровым нановолокнам :) Ну, а пролёт сквозь хромосферу - так просто обыденность!
ЦитироватьВ фантастике встречается. Если не торможение, то маскировка звездолета в хромосфере. С отводом тепла по милиоонокилометровым нановолокнам :) Ну, а пролёт сквозь хромосферу - так просто обыденность!
Мне интересно, возможно ли это с современной техникой. Не обязательно пролетать через центр солнца. :roll: Какой-нибудь аналог MESSENGER в защитной капсуле, к примеру.
Невозможно.
Впрочем, давай прикинем. Ты хочешь погасить третью космическую, чтобы перейти на орбиту спутника звезды?
ЦитироватьНевозможно.
Впрочем, давай прикинем. Ты хочешь погасить третью космическую, чтобы перейти на орбиту спутника звезды?
Что-то вроде того. Не обязательно за один пролёт. Марсианские орбитеры ведь это применяли...
ЗЫ. Я вовсе не утверждаю, что это возможно. Но если невозможно, хотелось бы узнать, почему?
АМС, кажется, не использовали аэробрейкинг для перехода с пролетной траектории на орбиту Марса. А только для коррекции эллиптической орбиты на круговую. Постараюсь найти, если ошибаюсь - выложу.
ЦитироватьАМС, кажется, не использовали аэробрейкинг для перехода с пролетной траектории на орбиту Марса. А только для коррекции эллиптической орбиты на круговую. Постараюсь найти, если ошибаюсь - выложу.
Нет, судя по Википедии, вы правы.
Как вариант: а атмосфера Венеры никак не может помочь при полёте к Солнцу?
Может помочь масса Венеры при пертурбационном маневре. А вот атмосфера...
Главное, понять цель меневра. Если цель заключается в переходе на низкую орбиту вокруг Солнца, ниже орбиты Меркурия, то пожалуй, но для этого, видимо, ппридется пролетать через атмосферу Венеры на высотах десятков км, что само по себе очень сомнительно.
ЦитироватьМожет помочь масса Венеры при пертурбационном маневре. А вот атмосфера...
Главное, понять цель меневра. Если цель заключается в переходе на низкую орбиту вокруг Солнца, ниже орбиты Меркурия, то пожалуй, но для этого, видимо, ппридется пролетать через атмосферу Венеры на высотах десятков км, что само по себе очень сомнительно.
Цель, о которой я думал - выйти на орбиту вокруг Меркурия либо с экономией топлива, либо сократив время подлёта, либо и то и другое.
Цмфрами сейчас не помогу, но имхо - невозможно. Затрата топлива на такой маневр будет выше просто перехода на орбиту Меркурия. Ведь Мессенжер как-то обойдётся без аэробрейкинга?
Надо прикинуть скорость входа в солнечную фотосферу, затем оценить температуру торможения, и попытаться понять, в каком диапазоне будет излучение. Подозреваю, это будет мягкий рентген, то есть поверхность аппарата будет прогреваться излучением в слое ощутимой толщины. А тогда обычная теплозащита не поможет.
ЦитироватьНадо прикинуть скорость входа в солнечную фотосферу, затем оценить температуру торможения, и попытаться понять, в каком диапазоне будет излучение. Подозреваю, это будет мягкий рентген, то есть поверхность аппарата будет прогреваться излучением в слое ощутимой толщины. А тогда обычная теплозащита не поможет.
То есть, теплозащита, по вашему мнению, получится очень тяжёлая (если вообще)?
Можно рассмотреть торможение за счет паруса, но, боюсь, и тут масса паруса окажется сравнима с весом сбереженного топлива.
Вот если тормозить парусом при прибытии к другой звезде... Но это - совсем другая тема.
Если у аппарата хватило энергии, что бы приблизиться к Солнцу и зацепиться за его фотосферу, то уж энергии на выход на околомеркурианскую орбиту у этого аппарата более чем достаточно, если к Солнцу не приближаться. :roll:
Вообще, интересный вопрос. Я бы сказал, что можно тормозиться не о плазму как таковую, а о магнитное поле. Там же мощнейшие магнитные поля около звезды, куда сильнее чем у Земли или даже Юпитера. А в плазме я бы тормозил магнитной ловушкой, 'разворачивающей' входящий поток. Каким-то физическим щитом, ХО, смысла нет это делать - при прямом контакте плазма его очень быстро слизнет, а типовое время пребывания в плазме на порядок выше чем при аэроторможении у планеты земной группы.
ЦитироватьЦитироватьНадо прикинуть скорость входа в солнечную фотосферу, затем оценить температуру торможения, и попытаться понять, в каком диапазоне будет излучение. Подозреваю, это будет мягкий рентген, то есть поверхность аппарата будет прогреваться излучением в слое ощутимой толщины. А тогда обычная теплозащита не поможет.
То есть, теплозащита, по вашему мнению, получится очень тяжёлая (если вообще)?
Вообще непонятно, как она будет себя вести, если будет объёмный прогрев.
ЦитироватьЕсли у аппарата хватило энергии, что бы приблизиться к Солнцу и зацепиться за его фотосферу, то уж энергии на выход на околомеркурианскую орбиту у этого аппарата более чем достаточно, если к Солнцу не приближаться. :roll:
Погодите. Я почему-то думал, что просто пролететь мимо Солнца легче, чем выйти на орбиту Меркурия. Разве нельзя использовать Gravity Slingshot, чтобы "врезаться" в Солнце?
В том то и дело, что пролететь мимо Меркурия - уже проблема, а уж ещё "ниже" - совсем...
ЦитироватьВ том то и дело, что пролететь мимо Меркурия - уже проблема, а уж ещё "ниже" - совсем...
А почему? Mariner 10 пролетел.
И только. Два аппарата за всю историю. Энергетика маневра, вот проблема.
Наверное, если поворачивать об Юпитер, то врезаться в Солнце всё-таки проще чем выйти на орбиту Меркурия. Смысла правда в такой операции не вижу =)
ЦитироватьЦитироватьЕсли у аппарата хватило энергии, что бы приблизиться к Солнцу и зацепиться за его фотосферу, то уж энергии на выход на околомеркурианскую орбиту у этого аппарата более чем достаточно, если к Солнцу не приближаться. :roll:
Погодите. Я почему-то думал, что просто пролететь мимо Солнца легче, чем выйти на орбиту Меркурия. Разве нельзя использовать Gravity Slingshot, чтобы "врезаться" в Солнце?
Что бы врезаться в Солнце вылетая с Земли, надо погасить орбитальную скорость Земли относительно Солнца. Для Полета к Меркурию надо погасить меньшую скорость. Можно уменьшить энергетику аппарата за счет гравитационного маневра около Венеры или Юпитера, но и тогда, думаю, для полета к Меркурию понадобится меньшее приращение скорости, чем для достижения Солнца.
Оно имеет смысл для торможения с трансзвездной ;-) траектории. Если полет из бесконечности, то орбиту можно выбрать любую, малым приращением дельта-в.
Правда торможение со скорости 300 км/с, да еще о солнечную плазму - это не для слабонервных ;-D.
1. пустить впереди экран - в его тени будет холодно
Экран из листа вольфрама Температура плавления вольфрама 3300 а кипения - 5900
2. Аппарат выполнит в виде шара и заставить вращаться. При этом поверхность шара должна состоять из треугольников (икасаэдр) и обладать свойством - то что повернуто к Солнцу в данный момент - зеркальное, а когда поворачивается в тень - черное. Тогда будет отражать энергию с светлой стороны и излучать то ,что не смог отразить - с теневой.
Сим хитрым оптическим преобразованием поверхности может заниматься упрятанный внутрь компутер.
Про рентген. Рентгену от Солнца мало, а вот наведенный путем торможения протонов и электронов в оболочке аппарата - проблема. Метод - своим магнитным полем (от встроенного сверпроводящего электромагнита на высокотемпературных сверхпроводниках) - распихивать заряженые частицы. Нейтральные же частицы будут только нагревать поверхность
3. Чиркнуть по атмосфере Солнца ,помнится, можно путем вывода аппарата через Юпитер на орбиту с жутким эксцентриситетом.
Температура фотосферы Cолнца ~6000 С :shock:
Температура Cолнечной короны ~2000000 С :shock:
О чем вы здесь мечтаете??????? :shock: :shock:
ЦитироватьТемпература фотосферы Cолнца ~6000 С :shock:
Температура Cолнечной короны ~2000000 С :shock:
О чем вы здесь мечтаете??????? :shock: :shock:
Корона вообще-то очень разреженная. И торможение "планируется" не в самых плотных слоях фотосферы, разумеется.
ЦитироватьЦитироватьТемпература фотосферы Cолнца ~6000 С :shock:
Температура Cолнечной короны ~2000000 С :shock:
О чем вы здесь мечтаете??????? :shock: :shock:
Корона вообще-то очень разреженная. И торможение "планируется" не в самых плотных слоях фотосферы, разумеется.
Понятно.
Как всегда хочется то что невозможно... :wink:
ЦитироватьВозможно ли, теоретически, для выхода на орбиту около солнца, совершить "aerobreaking" с помощью солнечной "атмосферы"?
Давайте, немного с другого боку к этой задаче подойдём.
Известно:
1. Температура поверхности Солнца ~6000 К.
2. Абсолютно чёрное тело излучает как сигма-тэ-в-четвёртой-степени, не абсолютно чёрное имеет перед этим ещё коэффициент черноты, от 0 до 1.
3. Высота солнечной атмосферы много меньше радиуса Солнца.
Всё, больше информации не нужно, лишние знания вредят. :)
Из п.3 следует, что там, где есть реально плотная атмосфера, солнечный диск будет занимать примерно половину видимого пространства (если грубо - то даже больше, чем Земля у космонавтов). Дальше можно прикинуть равновесную температуру обшивки корабля. С учётом вращения и прочего, но без внутренних тепловых аккумуляторов. При 6000 К там тепловой поток такой, что теплоотвода просто не получится.
Так что вращение нам даст только 20% снижения температуры - примерно до 5000 К (получаем свет из полусферы, переизлучаем во все направления). Коэффициент черноты нужно брать равным 0.85-0.95. :) Потому как только графит, других материалов и близко не существует. Ах, да, при температуре 4500 К (которая обычно даётся в справочниках как температура сублимации) давление насыщенных паров углерода у поверхности равно 1 атм и скорость испарения типа 1 мм/сек. :)
Замечу, что пока в игру не вступали другие источники энергии - ведь нужно провести аэроторможение, и всё тепло должно тоже в конструкции корабля уйти или переизлучиться. Так что ответ известен - лететь можно, но только ночью.
ЦитироватьЦитироватьВозможно ли, теоретически, для выхода на орбиту около солнца, совершить "aerobreaking" с помощью солнечной "атмосферы"?
Давайте, немного с другого боку к этой задаче подойдём.
Известно:
1. Температура поверхности Солнца ~6000 К.
2. Абсолютно чёрное тело излучает как сигма-тэ-в-четвёртой-степени, не абсолютно чёрное имеет перед этим ещё коэффициент черноты, от 0 до 1.
3. Высота солнечной атмосферы много меньше радиуса Солнца.
Всё, больше информации не нужно, лишние знания вредят. :)
Из п.3 следует, что там, где есть реально плотная атмосфера, солнечный диск будет занимать примерно половину видимого пространства (если грубо - то даже больше, чем Земля у космонавтов). Дальше можно прикинуть равновесную температуру обшивки корабля. С учётом вращения и прочего, но без внутренних тепловых аккумуляторов. При 6000 К там тепловой поток такой, что теплоотвода просто не получится.
Так что вращение нам даст только 20% снижения температуры - примерно до 5000 К (получаем свет из полусферы, переизлучаем во все направления). Коэффициент черноты нужно брать равным 0.85-0.95. :) Потому как только графит, других материалов и близко не существует. Ах, да, при температуре 4500 К (которая обычно даётся в справочниках как температура сублимации) давление насыщенных паров углерода у поверхности равно 1 атм и скорость испарения типа 1 мм/сек. :)
Замечу, что пока в игру не вступали другие источники энергии - ведь нужно провести аэроторможение, и всё тепло должно тоже в конструкции корабля уйти или переизлучиться. Так что ответ известен - лететь можно, но только ночью.
Я вообще-то думал применить абляционное покрытие.
ЦитироватьЯ вообще-то думал применить абляционное покрытие.
Вот я Вам его и дал. :) Энтальпия, нужная для испарения графита вроде бы самая высокая. Скорость испарения при 4500 К - миллиметр в секунду. Какой толщины защитный слой Вы можете себе позволить? Любой другой материал будет, видимо, толще. Для ВА графит не используется по разным причинам, в том числе из-за его хорошей теплопроводности. Но там и температуры совсем другие.
Можно вообразить создание мощного магнитного поля вокруг аппарата, сопоставимого с солнечным :) Тогда образующаяся плазма будет создавать кокон, отодвигая границу ударной волны от поверхности аппарата. Но при такой энергетике непонятна цель манёвра :)
ЦитироватьВопрос знатокам.
Возможно ли, теоретически, для выхода на орбиту около солнца, совершить "aerobreaking" с помощью солнечной "атмосферы"? И если да, насколько это возможно практически?
Цель маневра точно не понятна.
Если тормозить от субсветовой скорости, то какое будет испытывать аппарат ускорение?
И насколько уменьшится его скорость в результате маневра?
Вы там прикинете по формулам из школьной физики.
Потом нам напишете.
А для меньших скоростей, зачем?
ЦитироватьЦитироватьВопрос знатокам.
Возможно ли, теоретически, для выхода на орбиту около солнца, совершить "aerobreaking" с помощью солнечной "атмосферы"? И если да, насколько это возможно практически?
Цель маневра точно не понятна.
Если тормозить от субсветовой скорости, то какое будет испытывать аппарат ускорение?
И насколько уменьшится его скорость в результате маневра?
Вы там прикинете по формулам из школьной физики.
Потом нам напишете.
А для меньших скоростей, зачем?
Может за счет торможения о плазму скорость и уменьшится, но одновременно будет происходить то, что называется гравитационным маневром в поле тяготения Солнца. Т.ч. думаю, что скорость аппарата не уменьшится, а увеличется, и при этом весьма... :roll:
Гравитационный маневр, насколько я понимаю, возможен только у планет.
Если аппарат движется по эллиптической орбите в Солнечной Системе.
Если идет из межзвездного пространства – то да, маневр у звезды возможен.
Нет, господа Chilik и Шлядинский вы предлагаете обсуждать сразу сложные проблемы, гравитационный маневр или тепловое излучение, такие задачи в школе не проходят. Я это к тому, что многие идеи можно в первом приближении проверить, используя школьные знания по физике. Например, эту задачу или задачу про посадку об Луну. Если со школьной физикой все в порядке можно двигаться дальше.
Пусть автор ветки начнет с простой задачи. Скорость конечная известна, пусть равна орбитальной скорости Меркурия. Тормозной путь тоже известен, пусть треть длины окружности с радиусом равным расстоянию от центра Солнца, до высоты, где предполагается тормозить аппарат. Начальную скорость пусть автор выберет сам и рассчитает ускорение, которое испытает аппарат на таком тормозном пути.
Вторая простая задача. Предполагая, что аппарат движется возле Солнца по траектории с некой кривизной и зная начальную скорость, которую автор выберет сам, а для оценки радиус кривизны траектории можно взять из предыдущей задачи и рассчитает радиальное ускорение.
Так можно оценить порядок скорости, на которой можно приближаться к Солнцу.
Можно решить и обратные задачи.
Для справки. Ускорение 100-150g еще выдерживают обычные электронные компоненты.
Когда оценка скорости будет известна, можно думать дальше, зачем это может понадобиться. Если придумать, зачем это нужно, можно обсуждать тепловые эффекты, для которых существенно время пролета. Ну так далее.
ЦитироватьДля справки. Ускорение 100-150g еще выдерживают обычные электронные компоненты.
Небольшое замечание конкретно к этому тексту. Электроника намного более живуча. Скажем, рекламируемым иногда по ящику управляемым снарядом "Краснополь" с головкой самонаведения вояки стреляют из 152 мм пушки. Скорость на срезе ствола порядка 1 км/с (если честно, то не знаю, но порядок такой), длина орудия - метров 5. Соответственно, 10000g, если в арифметике не запутался.
Цитироватьесли в арифметике не запутался.
Все правильно, значит, имеем предел ускорения 10000g.
Если все залить компаундом, то электроника выдержит большие ускорения, поскольку электронное устройство превращается в «болванку». Но остается открытым вопрос, всю ли электронику можно перевести на такие ускорения? В паспортах на обычные транзисторы и микросхемы обычно указываются эксплуатационный предел примерно 100g.
Зная ожидаемые ускорения уже можно обсуждать остальные конструктивные нюансы.
Проблема относится ведь не только к торможению об Солнце. Никто не мешает рассмотреть торможение об любую планету, обладающую атмосферой. Например об Юпитер.
ЦитироватьПусть автор ветки начнет с простой задачи.
Автор этой темы изучает биотехнологию, а в баллистике ни бумбум. :oops:
ЦитироватьЦитироватьПусть автор ветки начнет с простой задачи.
Автор этой темы изучает биотехнологию, а в баллистике ни бумбум.
Да баллистика тут не нужна. Формулы из школы, впрочем, может сейчас это уже не изучают.
Для первой задачи. Начальная и конечная скорость для равнозамедленного движения:
V^2 = V0^2 – 2*a*s.
V – конечная скорость, V0 – начальная скорость с которой аппарат приближается к Солнцу, a – ускорение, s – тормозной путь, или часть дуги.
s = 2*Pi*R/4,
Делим на 4 – потому, что тормозится о край, а не по все окружности. R – радиус той области Солнца или планеты, где предполагается тормозить аппарат.
Для второй задачи. Ускорения для тела движущегося по кривой с радиусом кривизны R.
a = V0^2/R.
Грубо считаем, что R одно и тоже, хотя это не совсем правильно.
Все величины в метрах и сек.
Исходя из того, что вы хотите сделать и прикинете возможные ускорения. Ускорения, которые выдерживает «болванка» и реальная аппаратура, уже приведены.
Однако это самые предварительные и очень грубые оценки. Но не сделав таких оценок и не определившись со скоростью V0 трудно рассуждать дальше.
Корабль массой M чиркает о край Солнца, начальная скорость корабля V0, конечная V, и так далее. Насколько это реально осуществить? Вот так надо обсуждать, а то получается разговор не о чем.
Можно, можно. У нас вполне бытовая конструкция - сборка из плат выдержала без повреждений порядка 200G, или даже несколько больше. При этом это была сборка - 4 платы, габарит порядка 50*80 мм, крепелние на шпильках через углы. Если бы крепление было бы получше - не 4 шпильки, а 6, плюс жесткий корпус в котором шпильки закреплены, плюс правильное размещение компонентов, то, думаю, 1000 G оно бы выдержало без всякого компанауда ;-).
Современные SMD компоненты точно большие G выдерживают, поскольку они по сути в оный компанауд и залиты - никакого воздушного зазора в TQFP и подобных корпусах нету. Более того, DC-DC ТОЖЕ залиты в компанауд, т.е. оторваться-могут, развалиться - нет. А от отрыва есть путь увеличения размера контактных площадок.
Есть такой ранее не обсуждавшийся момент. Я представляю торможение о газ, но торможение о плазму не представляю. Насколько оно будет эффективным? Не будет ли сила торможения заметно (на порядки) слабее по сравнению со случаем газа той же плотности (со всеми вытекающими)?
P.S. А вытекающим будет большее соотношение между тепловым потоком и тормозящей силой.
ЦитироватьЦитироватьЯ вообще-то думал применить абляционное покрытие.
Вот я Вам его и дал. :) Энтальпия, нужная для испарения графита вроде бы самая высокая. Скорость испарения при 4500 К - миллиметр в секунду. Какой толщины защитный слой Вы можете себе позволить? Любой другой материал будет, видимо, толще. Для ВА графит не используется по разным причинам, в том числе из-за его хорошей теплопроводности. Но там и температуры совсем другие.
Самый тугоплавкий материал - это сплав карбидов гафния и тантала (1:1). Tемпература плавления +4215 С
ЦитироватьЯ представляю торможение о газ, но торможение о плазму не представляю. Насколько оно будет эффективным? Не будет ли сила торможения заметно (на порядки) слабее по сравнению со случаем газа той же плотности (со всеми вытекающими)?
Да нет, там никаких чудес нет. Есть, конечно, различия. На память не помню, но появляется коэффициент порядка единицы. То есть если есть реальная конструкция (или собственная зарплата :) ), то такого рода поправки весьма существенны и их нужно тщательно продумывать. А поскольку в обсуждаемой задаче до реальности совсем далеко, то можно считать торможение на газе и плазме примерно одинаковым.
ЦитироватьДа нет, там никаких чудес нет. Есть, конечно, различия. На память не помню, но появляется коэффициент порядка единицы. То есть если есть реальная конструкция (или собственная зарплата :) ), то такого рода поправки весьма существенны и их нужно тщательно продумывать. А поскольку в обсуждаемой задаче до реальности совсем далеко, то можно считать торможение на газе и плазме примерно одинаковым.
При торможении в газе образуется ударная волна, которая вносит существенный вклад в торможение и несущественный - в тепловой поток. При 300 км/с скорость, конечно, должна быть сверхзвуковой в любом случае, но в плазме есть скорость звука электронов и ионов. Картина будет не такой простой...
А если воспользоваться инертностью системы с бесконечно большой теплоемкостью. Таковой, к примеру, является смесь воды и льда. В нашем случае - берем ледяную оортовскую комету с гиперболической (желательно) траектории. Забуриваемся в самую серединку - наружу только приборы - на разных глубинах шоб датчики вывести, ибо умирать послойно будут. И одноразовую силовую установку, которая итак низкий перигелий подправит на уровень фотосферы.
И все у нас получится!
Магнитные поля (локальные) Солнца разгоняют протоны и электроны до веесьма высоких энергий. Возникающее при столкновении с аппаратом
нейтронное излучение угробит всю электронику аппарата почти сразу. Многие элементы конструкции станут сильно радиоактивными.