Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Аэродинамическое торможение с гиперболической траектории  (Прочитано 11685 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн bobАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 32 032
  • Благодарностей: 664
  • Carthago delenda est
    • Сообщения от bob
Долго ли, коротко ли сказка сказывается, но-таки создали добры молодцы промеждузвёздный "медленный зонд". И захотели они его на экзопланету сиднем посадить. Оглядеться чтобы, поделать анализы всякие. Одна проблема - горючего на торможение с огромной скорости, полученной в результате гравитационно-двигательных маневров, как ни крути, а всё равно маловато будет. И надо будет бОльшую часть скорости порядка сотен километров в секунду атмосферой целевой планеты сбрасывать. Начали они репу чесать: ведь даже лунный или междупланетный модуль возвращаемый на Землю-матушку так посадить - задачка-то не из лёгких получается. А тут вона скорости-то какие! На порядки больше. Теплозащита традиционных схем тяжелее пирамиды Хеопса получается. Да и если сажать по традиционной траектории, баллистической ли, аль управляемой - в лепёшку зонд перегрузками сплющит и размажет его мелкими кусочками по поверхности.

Какие инженерно-технические решения предложат высокочтимые доны добрым молодцам? На каких принципах им аэробрекинг сделать? Какие конструкции замутить, какие схемы посадки придумать? (Сразу застрелиться и бросить эту затею - не предлагать. :) )
« Последнее редактирование: 19 Фев 2018 [18:04:05] от bob »

Оффлайн Инопланетянин

  • *****
  • Сообщений: 10 400
  • Благодарностей: 524
    • Сообщения от Инопланетянин
Входить в атмосферу почти параллельно поверхности, долго тормозить в разряжённых слоях, наматывая круги над планетой без большого нагрева. Удерживаться от выхода на орбиту аэродинамикой в тех же верхних слоях. Это самый узкий момент, пожалуй.

Оффлайн bobАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 32 032
  • Благодарностей: 664
  • Carthago delenda est
    • Сообщения от bob
Входить в атмосферу почти параллельно поверхности, долго тормозить в разряжённых слоях, наматывая круги над планетой без большого нагрева. Удерживаться от выхода на орбиту аэродинамикой в тех же верхних слоях. Это самый узкий момент, пожалуй.
Ну, да. Шаттлы примерно так и делали. Однако схему космоплана тут применить будет затруднительно. Мне так кажется, что нужно что-то очень компактное и прочное. Потому, что те плоскости, которые будут отклонять модуль вниз - тоже окажутся под огромным давлением и температурой. Причём, сверху, а не только снизу, со стороны днища. Иначе не повернуть вниз: модуль просто отскочит от атмосферы и пройдёт мимо цели. У шаттла этой проблемы не было - он всё равно ходил по орбитальному кругу, без дополнительных усилий. А здесь модуль шпарит по прямой, и за атмосферу надо ещё суметь зацепиться, чтобы не пронестись через неё навылет.
« Последнее редактирование: 19 Фев 2018 [17:27:18] от bob »

Оффлайн Инопланетянин

  • *****
  • Сообщений: 10 400
  • Благодарностей: 524
    • Сообщения от Инопланетянин
Так можно днищем вверх и лететь именно для минимизации нагрева со всех остальных сторон. Но почему под большим давлением? Речь именно о разряжённых слоях. Где нагрев и давление невелики. Узкий момент в том, хватит ли в таком случае давления для поворота.
Да, и ещё можно ли охлаждаться испарением парафина?

Оффлайн bobАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 32 032
  • Благодарностей: 664
  • Carthago delenda est
    • Сообщения от bob
Так можно днищем вверх и лететь именно для минимизации нагрева со всех остальных сторон. Но почему под большим давлением? Речь именно о разряжённых слоях. Где нагрев и давление невелики. Узкий момент в том, хватит ли в таком случае давления для поворота.
Да. Первая проблема - это повернуть. Здесь без температур и давлений не обойтись. Верхние разреженные слои навряд ли годятся для исходного поворота.

Оффлайн ziggyStardust

  • *****
  • Забанен!
  • Сообщений: 2 179
  • Благодарностей: 98
  • Слава Тайтону!…Джедаям слава!
    • Сообщения от ziggyStardust
Одна проблема - горючего на торможение с огромной скорости, полученной в результате гравитационно-двигательных маневров, как ни крути, а всё равно маловато будет.
Пройти близко от звезды и зарядить батареи суперконденсаторов... Эту энергию начать тратить на испарение одного из ненужных модулей... Криогенного сна, бака для маневров в дальнем космосе, резервной антенны и т.д. Т.е. сам модуль теперь - рабочее тело движителя...

Кстати издали и в первом приближении это будет напоминать комету... Планетная оборона не успеет ничего заподозрить :)  :-X

Оффлайн bobАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 32 032
  • Благодарностей: 664
  • Carthago delenda est
    • Сообщения от bob
Планетная оборона не успеет ничего заподозрить :)  :-X
Угу. Тела наиболее бесполезных членов экипажа измельчить в центрифуге и запихать в ионный двигатель в качестве рабочих тел для маневров. Это понятно.
Сначала посмотрим аналоги. Ну, возврат лунного грунта советской АМС и астероидной пыли "Хаябусой" - это задачка традиционная. Скорость в диапазоне 11-14 км/с. Там можно было и на баллистическую траекторию свалиться - главное, чтобы теплозащита выдержала. Тут такой номер уже не пройдёт...

P.S. Кто ещё помнит, как назывался тот американский низкоорбитальный спутник с ионным двигателем и крылышками, который постоянно летал в ионосфере, не поднимаясь выше?

Оффлайн alex_semenov

  • *****
  • Сообщений: 16 324
  • Благодарностей: 583
  • Я лгу!
    • Сообщения от alex_semenov
    • Z-механика+


https://www.nextbigfuture.com/2017/10/magnetoshell-getting-ready-for-cubesat-tests.html

Торможение таким парашютом о магнитосферу звезды будет (как мне кажется) дольше и эффективней.
То есть сначала тормозим о магнитосферу  звезду (чиркая ее) магнито-плаземнным парашютом, потом дотормаживаем уже об атмосферу планеты обычный аэробрэкингом.

Александр Анатольевич Семёнов. Научный спекулянт, сторонник концепции сильного ИИ по А. Тьюрингу, исторический еслибист, саракшист, идейный космист, религиозный эволюционист, знаниевый фундаменталист, прорицатель мрачного будущего. Эксперт по межзвездным переселениям и ксеноциду. Сетевой графоман-оратор. Весельчак, балагур.

Онлайн boch

  • *****
  • Сообщений: 16 345
  • Благодарностей: 615
  • Наши предки ели репу! Я видел Большую Медведицу!
    • Сообщения от boch
Не каждая атмосфера способна пассивно затормозить при наличии на борту "живого". Есть предел скорости входа в атмосферу который "живое" не выдержит, то есть без активного торможения в этом случае не обойтись. Иначе либо нет захвата, либо корабль разрушен, либо "живое" подохло от перегрузок. То есть на планеты "летящие навстречу Земле" из апекса нефиг соваться прямым маневром. Нужно смотреть варианты предварительного "захвата" звездой с дальнейшим перехватом планетой (если это вообще возможно).
2 раза я был предельно астрономически счастлив - подготовив семейство комет Мейера и вычислив точную дату перигелия 1-ой межзвездной кометы - открытий века и тысячелетия.

С точки зрения памяти о тебе - реальность и вымысел равноправны.

Одноночка- астероид наблюдавшийся одну ночь (не баба на ночь).

Оффлайн ziggyStardust

  • *****
  • Забанен!
  • Сообщений: 2 179
  • Благодарностей: 98
  • Слава Тайтону!…Джедаям слава!
    • Сообщения от ziggyStardust
Тормозить лучше в условно безвоздушном пространстве. Пусть далеко не мгновенно, сбросив скорость до требуемой работой обычных ракетных двигателей без сверх температур и давлений...  Где взять энергию? Ну если за время пути кто-то не выключит звезду - то от нее. Кстати торможение атмосферой вообще маловероятно если звезда только исследуется. Ведь о составе и плотности атмосферы мы ничего не знаем. Так и вижу этих героев-космонавтов долетевших до... системы безатмосферных океанидов  :laugh: ...

P.S.: опередили! :'(

Оффлайн bobАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 32 032
  • Благодарностей: 664
  • Carthago delenda est
    • Сообщения от bob
Не каждая атмосфера способна пассивно затормозить при наличии на борту "живого".
Мы, пока, по условию, неживое тормозим. Спускаем "Луну-44" на экзо-землю. Так что торможение может быть весьма жёстким. Но не выше, чем выдержит авионика, по традиции залитая компаундом, чтобы выдержать падение на цементный пол с высоты, предписанной уставом.
Торможение таким парашютом о магнитосферу звезды будет (как мне кажется) дольше и эффективней.
Идея интересная. Однако, лень думать. Какое-то шестое чувство подсказывает мне, что чугуниевую болванку, идущую на скорости в одну-две сотенки километров в секунду об магнитосферу мы не затормозим ну никак.
Ведь о составе и плотности атмосферы мы ничего не знаем.
Допустим, что знаем. Допустим, что это точный двойник Земли по всем параметрам.
« Последнее редактирование: 19 Фев 2018 [18:30:10] от bob »

Оффлайн bobАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 32 032
  • Благодарностей: 664
  • Carthago delenda est
    • Сообщения от bob
Давайте уточним, что может авионика, например у "Калибра":
https://topwar.ru/102382-strashnee-kalibra.html
"...Максимальная перегрузка при маневрировании – около 50 единиц..."

Выше залезать не будем. Наша автоматика нормальная, принятая военной приёмкой. Она может 50g. Дальше - пойдёт в распыл. Планета полностью землеподобна по размерам, атмосфере и т.п. Скорость, допустим, 100 км/с. для начала. Материалы и технологии современные, имеющиеся в наличии. Звёздных парусов и телепортов не предлагаем.

Оффлайн sharp

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 498
  • Благодарностей: 220
    • Сообщения от sharp
Входить в атмосферу почти параллельно поверхности, долго тормозить в разряжённых слоях, наматывая круги над планетой без большого нагрева. Удерживаться от выхода на орбиту аэродинамикой в тех же верхних слоях. Это самый узкий момент, пожалуй.
Если разница скоростей сотня-другая км/с, то не выйдет остаться в атмосфере: вы чиркнете по ней и улетите дальше по гиперболической траектории...

Оффлайн bobАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 32 032
  • Благодарностей: 664
  • Carthago delenda est
    • Сообщения от bob
Если разница скоростей сотня-другая км/с, то не выйдет остаться в атмосфере: вы чиркнете по ней и улетите дальше по гиперболической траектории...
Есть такой риск. И первая задача как раз: как его обойти (см. выше). Пока что дальнейшее не в счёт.

Оффлайн sharp

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 498
  • Благодарностей: 220
    • Сообщения от sharp
Есть такой риск. И первая задача как раз: как его обойти (см. выше). Пока что дальнейшее не в счёт.
Если система вроде нашей, в ней можно замутить комбинацию аэробрейков у газовых гигантов. Что-то вроде тормозящих гравитационных маневров, но усиленных тем, что корабль проходит по верхним слоям атмосферы планет.
Скажем, если удачно подгадать время, можно сначала тормознуться об Сатурн, затем о Юпитер. Преимущество еще и в том, что планета больше, следовательно и дуга по безопасному слою атмосферы получится длиннее, чем при пролете Земли - то есть изменение скорости больше. Плюс торможение глубже в гравияме сильнее влияет на итог, благодаря эффекту Оберта.

Короче, можно сделать красивую траекторию с облетом всех газовых гигантов и субгигантов, чиркнуть под конец о Венеру, и в атмосферу Земли уже входить на остаточной скорости.

Оффлайн Изобретатель

  • ****
  • Сообщений: 441
  • Благодарностей: 21
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Изобретатель
Если система вроде нашей, в ней можно замутить комбинацию аэробрейков у газовых гигантов. Что-то вроде тормозящих гравитационных маневров, но усиленных тем, что корабль проходит по верхним слоям атмосферы планет.
Скажем, если удачно подгадать время, можно сначала тормознуться об Сатурн, затем о Юпитер. Преимущество еще и в том, что планета больше, следовательно и дуга по безопасному слою атмосферы получится длиннее, чем при пролете Земли - то есть изменение скорости больше. Плюс торможение глубже в гравияме сильнее влияет на итог, благодаря эффекту Оберта.

Короче, можно сделать красивую траекторию с облетом всех газовых гигантов и субгигантов, чиркнуть под конец о Венеру, и в атмосферу Земли уже входить на остаточной скорости.
Ко всему прочему сказанному вами,добавлю."Медленный звездолет предполагает ближние системы,строение которых будет уже более или менее исследовано.Ну и пара зондов уточняющих время подлета,коррекцию траектории и скорости для столь впечатляющего финиша.

Оффлайн LonelyWanderer

  • *****
  • Сообщений: 4 117
  • Благодарностей: 85
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от LonelyWanderer
Этот вопрос я поднимал на этом форуме неоднократно, например - прибытие на Марс с Земли без предварительного торможения. В симуляторе я неоднократно моделировал такие ситуации - входил в атмосферы Земли и Марса с гиперболическими скоростями на крылатом КА в перевёрнутом положении. Уже точно не помню цифры, но приблизительно, удавалось удержаться на круговой траектории вокруг Земли на скорости 11-12 км/с, и вокруг Марса - 9-10 км/с. При попытке большей скорости возникает необходимость глубже проникнуть в атмосферу для компенсации центробежной силы аэродинамическими силами крыла, но тогда температуры становятся запредельными - от 2000 градусов и выше. В противном случае - пролёт почти без торможения, т.к. по касательной мы проходим очень небольшой участок относительно плотной атмосферы и быстро его покидаем.
Чтобы совершить такой аэродинамический манёвр - нужны крылья или подобные несущие поверхности, а значит они должны быть "неистераемыми", т.е. нельзя допускать разогрева на несколько тысяч градусов.
Раз речь идёт о межзвездном корабле, то, наверное, и скорость десятки км/с? Это - однозначно невозможно. Никакие аэродинамические несущие поверхности этого не выдержат, вы не сможете даже немного изменить свою траекторию, потому что место, где крылья эти смогут направить аппарат на круговую траекторию с такой скорости находится так глубоко в атмосфере, что крылья не просто испарятся, а скорее взорвутся, подвергнувшись температурам в десятки тысяч градусов. А потому вы просто чиркните в верхней атмосфере буквально несколько секунд, где крылья могут выдержать нагрузки, практически не сбросив скорости - и убудете восвояси. И не помогут вам и вторая и третья планеты - там повторится та же история, не сбросите вы в итоге и 5% своей скорости.
Если же делать упор не на крылья, а на некий особо устойчивый тормозной щит, который будет иметь большую толщину и "стираться" от трения в атмосферу, то у вас будет практически только одна попытка. Вы на большой скорости должны влететь очень глубоко в атмосферу, ведь нужно, чтобы касательная траектория через атмосферу была достаточно длинной, чтобы при допустимых перегрузках снизить скорость. Легко посчитать, что при скорости, например, в 50 км/с - у вас даже при самом глубоком погружении не будет и минуты времени, после чего траектория движения выйдет вновь в открытый космос. А за это время, чтобы снизить скорость хотя бы вдвое, нужно подвергнуться таким колоссальным перегрузкам, что не все механизмы это выдержат, не говоря уже о человеке.

Пробовал я в симуляторе тормозиться на гиперболической скорости и в атмофере Юпитера, надеясь на то, что длина касательной линии в пределах атмосферы такой крупной планеты будет больше. Но здесь ещё больший облом. Вы уже когда приближаетесь к Юпитеру - набираете скорость больше его 2-й космической. А она там  - ого-го. А ещё и межзвездную собираемся добавить. Так вот, когда мы попадаем в окрестности Юпитера, то даже если изначально у нас была скорость маленькая, то в зоне действия атмосферы она становится огромной, и наш корабль просто перегревается. Гораздо сильнее, чем в атмосфере Земли. Наш корабль там стремиться сгореть ещё в весьма разряженной атмосфере. Плюс к этому нужно добавить то, что атмосфера там - водородная, т.е. наш корабль стремиться сгореть от высокой скорости не только в области очень малого давления, но ещё и очень малой плотности - в водородной атмосфере аэродинамическое торможение никакое.

Короче говоря, с межзвездных скоростей этот вариант не годен абсолютно. А вот внутри Солнечной системы, где нужно сбросить всего несколько км/с - вполне.

Оффлайн Lieut

  • *****
  • Сообщений: 1 560
  • Благодарностей: 61
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Lieut
Долго ли, коротко ли сказка сказывается, но-таки создали добры молодцы промеждузвёздный "медленный зонд". И захотели они его на экзопланету сиднем посадить. Оглядеться чтобы, поделать анализы всякие. Одна проблема - горючего на торможение с огромной скорости, полученной в результате гравитационно-двигательных маневров, как ни крути, а всё равно маловато будет. И надо будет бОльшую часть скорости порядка сотен километров в секунду атмосферой целевой планеты сбрасывать.
Начинать сбрасывать скорость с помощью местного звездного ветра начиная еще с десятка или более а.е. С последующем гравитационным маневром у звезды.

Оффлайн sharp

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 498
  • Благодарностей: 220
    • Сообщения от sharp
Плюс к этому нужно добавить то, что атмосфера там - водородная, т.е. наш корабль стремиться сгореть от высокой скорости не только в области очень малого давления, но ещё и очень малой плотности - в водородной атмосфере аэродинамическое торможение никакое.
Ну какбэ, мощность нагрева равна мощности потери кинетической энергии... Понятно что тормозить нужно конструкцией, расчитанной на высокотемпературные режимы. Возможно, предусмотреть абляцию.

Ну и понятно что за один аэробрейк такую скорость не сбить. Как уже писал выше, нужна серия из нескольких.

Оффлайн ziggyStardust

  • *****
  • Забанен!
  • Сообщений: 2 179
  • Благодарностей: 98
  • Слава Тайтону!…Джедаям слава!
    • Сообщения от ziggyStardust
Кстати, кто будет тормозить в атмосфере должен будет переоткрыть бананоматериал...