Допустим, мы имеем возможность выбрать вещество, из которого состоит атмосфера Земли (гипотетически). Какие у этого вещества должны быть физические свойства, чтобы совершать посадку было легче всего? Например, чтобы меньше всего нагревалась оболочка спускаемого аппарата или чтобы были наименьшие перегрузки?
Допустим, если бы у воздуха вдруг резко возросла бы вязкость -- это бы улучшило бы условия или ухудшило?
dims, вы меня извините, но увидев только название темы сразу пришло в голову — "В G-не, разумеется!!!!" :D
Вы бы хоть написали "в какой среде" или "при каких свойствах атмосферы"... :D
Если имеем возможность выбирать, то лучше всего, чтобы при посадке "вещество" было, а при взлете - не было! ;)
Проще всего садиться на Венеру, кстати. Вот вам и ответ.
Ну это понятно, но всё-таки, если говорить только о посадке?
А где можно посмотреть типичный график перегрузок при посадке на различных стадиях?
Вовсе не проще садиться на Венеру. Проще садиться на поверхность. Но не входить-тормозить.
Цитироватьdims, вы меня извините, но увидев только название темы сразу пришло в голову — "В G-не, разумеется!!!!" :D
Я бы сказал, кому - в чём. :wink: Название темы, конечно, провокационное, но большинство благоразумно промолчало...
Кстати, у меня другие ассоциации. В нашей школьной библиотеке были книги Циолковского (по крайней мере - одна), и в одном сочинении он описывал способ переносить перегрузки, правда, речь шла о старте. Для этого тело человека помещалось в жидкость такой же плотности. Так как человек немного легче воды, в качестве такой жидкости использовалось вино. :wink:
Однозначно могу сказать, что взлетать лучше в водородно-гелиевой атмосфере. Скорость звука в ней выше, сверхзвук реализуется на бОльших высотах, аэродинамические нагрузки - меньше. Если при спуске нужно обратное, то венерианская атмосфера действительно подходяща. По-моему, вязкозть газа не играет роли. Основные нагрузки реализуются на гипер- и сверхзвуке, когда волновое сопротивление превалирует. Важно также сопротивление среды на больших высотах (с точки зрения точности приземления, но и на суммарный тепловой поток влияет также), где вязкость очень велика, но определяется не столько свойствами газа, сколько разреженностью среды. Кроме того, газ там частично диссоциирован. Важное свойство газа - способность к диссоциации в условиях скачка уплотнения на наиболее напряжённом участке спуска. Чем лучше диссоциирует газ, тем меньше тепловые нагрузки. Возможно, я бы выбрал тетраоксид азота.
Ну, а вещество с механическими свойствами того, что сразу пришло в голову Бродяге, хорошо подходит для этапа приземления. :D
Анекдот в тему:
Летит парашютист к земле, парашют не раскрылся. Навстречу ему летит мужик.
- Эй, до земли ещё далеко?
- Не знаю, я сам только что с порохового склада...
ЦитироватьНу, а вещество с механическими свойствами того, что сразу пришло в голову Бродяге, хорошо подходит для этапа приземления. :D
Анекдот в тему:
Летит парашютист к земле, парашют не раскрылся. Навстречу ему летит мужик.
- Эй, до земли ещё далеко?
- Не знаю, я сам только что с порохового склада...
Я про то, что это малость страшновато, и бывает, знаете ли... ;)
Зачем сдерживаться? :D
Если серьёзно, неплохо бы сформулировать представление о том, что значит " совершать посадку было легче всего" и насколько разница играет роль. :)
Нужно хоть какое-то представление о задаче, слишком общая формулировка. :)
Например, при посадке на Венеру не нужен парашют для приземления из-за очень плотной атмосферы, но ветром может кинуть и без него. :)
ЦитироватьПроще всего садиться на Венеру, кстати. Вот вам и ответ.
Согласен с Виницким, на Венеру садиться (точнее, тормозить орбитальную скорость до ~звуковой, если я верно понял вопрос) - вовсе не лучше, это почти то же, что и на Землю.
Если интересует снижение нагрева КА и перегрузок при входе, то легче всего тормозиться в атмосфере Титана, и вообще - чем меньще ускорение g на высоте "входа", тем меньше градиент роста плотности атмосферы и роста скорости спуска, соответсвенно тело погасит больше скорости в менее плотных слоях, где меньше и перегрузки, и теплопотоки.
Если же сила тяжести постоянна, то вероятно чем легче молекулы, тем до большей высоты они поднимаются за счет случайных соударений (т.е. атмосфера "вспухает" сильнее, чем у более плотных молекул) - соответственно больше всего подходят опять же водород и гелий, но имхо этой разницы будет уже мизерно мало.
Так что, подозреваю, что при спуске или аэробрейкинге лучше всех - Титан, хуже всех - Юпитер.
(Косвенный вывод: при полёте к Сатурну - тормозить об Титан! :D
Шутка. Знаю, что не получится.)
ЦитироватьОднозначно могу сказать, что взлетать лучше в водородно-гелиевой атмосфере. Скорость звука в ней выше, сверхзвук реализуется на бОльших высотах, аэродинамические нагрузки - меньше. Если при спуске нужно обратное, то венерианская атмосфера действительно подходяща. По-моему, вязкозть газа не играет роли. Основные нагрузки реализуются на гипер- и сверхзвуке, когда волновое сопротивление превалирует. Важно также сопротивление среды на больших высотах (с точки зрения точности приземления, но и на суммарный тепловой поток влияет также), где вязкость очень велика, но определяется не столько свойствами газа, сколько разреженностью среды. Кроме того, газ там частично диссоциирован. Важное свойство газа - способность к диссоциации в условиях скачка уплотнения на наиболее напряжённом участке спуска. Чем лучше диссоциирует газ, тем меньше тепловые нагрузки. Возможно, я бы выбрал тетраоксид азота.
Задачу следует ставить корректно. Есть другая сторона: атмосфера из более лёгкого газа протяжённее атмосферы из плотного при равном давлении у поверхности. В лёгкой атмосфере аппарат будет тормозиться дольше, и силовое нагружение аппарата будет меньше.
ЦитироватьЗадачу следует ставить корректно. Есть другая сторона: атмосфера из более лёгкого газа протяжённее атмосферы из плотного при равном давлении у поверхности. В лёгкой атмосфере аппарат будет тормозиться дольше, и силовое нагружение аппарата будет меньше.
Да, я как раз об этом и говорил. Хочу только подчеркнуть, что разница с азотной или углекислотной атмосферами имхо несущественна.
ЦитироватьЦитироватьЗадачу следует ставить корректно. Есть другая сторона: атмосфера из более лёгкого газа протяжённее атмосферы из плотного при равном давлении у поверхности. В лёгкой атмосфере аппарат будет тормозиться дольше, и силовое нагружение аппарата будет меньше.
Да, я как раз об этом и говорил. Хочу только подчеркнуть, что разница с азотной или углекислотной атмосферами имхо несущественна.
А вот про разницу я бы так не сказал. Всё-таки диссоциация углекислого газа происходит при меньших температурах, чем для азота. Следовательно, в некотором диапазоне параметров спуска углекислый газ даст существенно более низкую температуру, что существенно. Кроме того, теплоёмкость углекислого газа выше, следовательно, при одинаковой энтальпии температура углекислого газа будет ниже.
Цитировать(Косвенный вывод: при полёте к Сатурну - тормозить об Титан! :D
Шутка. Знаю, что не получится.)
Не, мысль интересная, но точность нужна сумасшедшая. Скорее всего, знания законов движения спутников Сатурна пока недостаточно, чтобы за годы вперед запланировать встречу с Титаном, чтобы угол входа в атмосферу соблюсти.
ЦитироватьЦитировать(Косвенный вывод: при полёте к Сатурну - тормозить об Титан! :D
Шутка. Знаю, что не получится.)
Не, мысль интересная, но точность нужна сумасшедшая. Скорее всего, знания законов движения спутников Сатурна пока недостаточно, чтобы за годы вперед запланировать встречу с Титаном, чтобы угол входа в атмосферу соблюсти.
Я не только это имел в виду - погасить 10 км/с (грубо) при скользящем прохождении не каждая атмосфера сможет. Для Титана траектория останется почти прямой, участок торможения коротким, а скорость порядка 40 км/с - следовательно перегрузки должны быть ещё большими, чем при торможении о Сатурн. Да и точность по высоте над поверхностью планеты у Сатурна имхо меньше нужна.
Скорее всего жёсткость атмосфер у Сатурна, Урана, Нептуна не больше, чем у Земли.
Цитироватьдиссоциация углекислого газа происходит при меньших температурах, чем для азота. Следовательно, в некотором диапазоне параметров спуска углекислый газ даст существенно более низкую температуру, что существенно. Кроме того, теплоёмкость углекислого газа выше, следовательно, при одинаковой энтальпии температура углекислого газа будет ниже.
Ну, допустим, в силу указанных явлений углекислый газ даст аж на 10-15% меньшую температуру. Велика ли та разница, если при БС температура в передней части КА ~6000 градусов? ;)
Да и массовая теплоемкость СО2 все-таки ниже, чем у азота.
ЦитироватьЦитироватьдиссоциация углекислого газа происходит при меньших температурах, чем для азота. Следовательно, в некотором диапазоне параметров спуска углекислый газ даст существенно более низкую температуру, что существенно. Кроме того, теплоёмкость углекислого газа выше, следовательно, при одинаковой энтальпии температура углекислого газа будет ниже.
Ну, допустим, в силу указанных явлений углекислый газ даст аж на 10-15% меньшую температуру. Велика ли та разница, если при БС температура в передней части КА ~6000 градусов? ;)
ИМХО, 5100 градусов вместо 6000 - это существенно. Возможно, это вдвое меньшая толщина теплозащиты.
ЦитироватьДа и массовая теплоемкость СО2 все-таки ниже, чем у азота.
Можно сделать такой вывод: при прочих равных "трёхмерный" газ предпочтительнее "двумерного" и ещё более - "одномерного".
Вот вам идейка, она не новая, но непосредственно относится к названию темы.
Так сказать к названию темы в прямом смысле этого названия. ;)
Торможение в атмосфере производится следующим образом, вокруг аппарата надувается оболочка заполненная пеной. Она надувается предварительно, пена отвердевает и этот "кусок пенопласта" совершает посадку. :)
А чем это лучше надувного щита? От того, хотя бы, избавиться несложно, когда он становится не нужен.
ЦитироватьДопустим, мы имеем возможность выбрать вещество, из которого состоит атмосфера Земли (гипотетически). Какие у этого вещества должны быть физические свойства, чтобы совершать посадку было легче всего? Например, чтобы меньше всего нагревалась оболочка спускаемого аппарата или чтобы были наименьшие перегрузки?
Допустим, если бы у воздуха вдруг резко возросла бы вязкость -- это бы улучшило бы условия или ухудшило?
Состав и даже плотность атмосферы планеты весьма слабо влияет на спуск. Единицы процентов. Особенно химсостав - да, отличия есть (для абляционных материалов в 1-ю очередь), но совершенно непринципиальные на практике.
Важнее градиенты, а они определяются не столько атмосферой, сколько самой планетой (массой, радиусом). Выкиньте с Земли половину атмосферы, или, скажем, замените весь азот на СО2 - ничего принципиально не изменится. Ну, будет максимум перегрузок на другой высоте, только и всего. Коридор входа останется практически тот же самый, максимумы всех нагрузок - тоже в общем-то слабо изменятся, не говоря об интегральных характеристиках.
А вязкость если взять да сильно повысить, на порядки - будет только хуже (гуглить "аналогия Рейнольдса").
ЦитироватьЯ бы сказал, кому - в чём. :wink: Название темы, конечно, провокационное, но большинство благоразумно промолчало...
Кстати, у меня другие ассоциации. В нашей школьной библиотеке были книги Циолковского (по крайней мере - одна), и в одном сочинении он описывал способ переносить перегрузки, правда, речь шла о старте. Для этого тело человека помещалось в жидкость такой же плотности. Так как человек немного легче воды, в качестве такой жидкости использовалось вино. :wink:
У Циолковского эта идея много где озвучена, например, в романе "Вне Земли" (1896-1919). Но, ЕМНИП, там всё же не вино, а некий водяной раствор.
Кстати, вполне пригодный способ, до определённого уровня перегрузок, когда начнёт сказываться разница плотностей тканей.
ЦитироватьУ Циолковского эта идея много где озвучена, например, в романе "Вне Земли" (1896-1919). Но, ЕМНИП, там всё же не вино, а некий водяной раствор.
Кстати, вполне пригодный способ, до определённого уровня перегрузок, когда начнёт сказываться разница плотностей тканей.
Позже эту идею популяризовал Александр Беляев в своих НФ-романах. Да и не только он.
Гораздо интереснее практика... Не слыхал ли кто-нибудь о результатах
практических испытаний подобных систем? Чео-то меня гложут сомнения, что всё сработает так, как предполагали... :?