Аэродинамическое торможение с гиперболической траектории

[sharp]

Вопрос лишь в соотношении скорости и запаса массы теплозащиты

Ну там потребуется какое-то нереальное соотношение массы теплозащиты к полезной массе, чтобы заметно понизить скорость... Учитывайте что в перигелии скорость максимальна, если в систему влетели на 200 км/с, то у Солнца будет уже > 600, и трение теплозащиты об атмосферу будет снижать скорость многократно меньше, чем при межпланетных скоростях.

А если тормозить без входа в атмосферу звезды - рабочим телом - потребуется всего лишь 2-3 массы ПН.

[Андрей Курилов]

Учитывайте что в перигелии скорость максимальна, если в систему влетели на 200 км/с, то у Солнца будет уже > 600, и трение теплозащиты об атмосферу будет снижать скорость многократно меньше, чем при межпланетных скоростях.

Вы забыли про эффект Оберта. В перигелии нужно погасить где-то 30 км/с вместо 200.

[Андрей Курилов]

А если тормозить без входа в атмосферу звезды - рабочим телом - потребуется всего лишь 2-3 массы ПН.

Потребуется гасить в 6-7 раз большую скорость.

[sharp]

Вы забыли про эффект Оберта. В перигелии нужно погасить где-то 30 км/с вместо 200.

Нет не забыл. Но сбросить атмосферой даже с 600 до 570 - это почти нереально. Несложно подсчитать что разница кинетической энергии 17,5 ГДж/кг. Тогда как нагрев щита до испарения - около 15 МДж/кг... Даже если только 10% работы аэродинамического сопротивления будет идти на нагрев, потребуется 100 кг щита на 1 кг полезной нагрузки.

[Андрей Курилов]

Но сбросить атмосферой даже с 600 до 570 - это почти нереально. Несложно подсчитать что разница кинетической энергии 17,5 ГДж/кг.

Неправильно. Кинетическая энергия должна соответствовать изменению скорости на 30 км/с. Потому что надо считать относительно корабля, а не относительно звезды/Солнца. Поэтому 3 кг щита на 1 кг ПН (при 10% на нагрев).

[sharp]

Неправильно. Кинетическая энергия должна соответствовать изменению скорости на 30 км/с. Потому что надо считать относительно корабля, а не относительно звезды/Солнца.

Это было бы верно при торможении собственными двигателями. Однако при вычислении результата взаимодействия корабля с атмосферой, брать нужно скорость относительно атмосферы.

[Андрей Курилов]

Это было бы верно при торможении собственными двигателями

Разницы нет. Можно считать абляцию "двигателем".

Это было бы верно при торможении собственными двигателями. Однако при вычислении результата взаимодействия корабля с атмосферой, брать нужно скорость относительно атмосферы.

Тогда вы посчитали другую кинетическую энергию, которая относительно атмосферы звезды. Относительно корабля она будет отличаться.

[Nik-Kul]

  Хромосфера Солнца состоит из плазмы , может лучше тормозить магнитным полем большой протяжённости на расстоянии в тысячу км от плотной фотосферы , а сам зонд экранировать другими способами 

[sharp]

Тогда вы посчитали другую кинетическую энергию, которая относительно атмосферы звезды. Относительно корабля она будет отличаться.

Если берем ИСО в которой корабль исходно неподвижен, вам нужно считать атмосферу движущейся навстречу кораблю со скоростью 600 км/с, с соответствующей кинетической энергией... Результат по итогу будет тот же...

[Андрей Курилов]

Если берем ИСО в которой корабль исходно неподвижен, вам нужно считать атмосферу движущейся навстречу кораблю со скоростью 600 км/с, с соответствующей кинетической энергией...

Да, но мы считаем изменение кинетической энергии корабля, а не встречного потока.

[Андрей Курилов]

  Хромосфера Солнца состоит из плазмы , может лучше тормозить магнитным полем большой протяжённости на расстоянии в тысячу км от плотной фотосферы , а сам зонд экранировать другими способами 

Почему бы и нет. Можно вообще не лезть в плотные слои атмосферы и охлаждаться жидким водородом, т.е. чисто обратный термоглиссер без аэродинамического торможения. В общем варианты есть - аж 3 штуки. Однако тормозиться точно надо около звезды, прежде чем о планетную атмосферу.

[Скеп-тик]

Ведь что такое аэродинамическое торможение - это торможение с помощью динамического давления в передней части корабля и разницей этого давления с давлением в задней части корабля (нулевое).

Аэродинамическое торможение - это перевод кинетической энергии корабля в кинетическую энергию молекул атмосферы. В идеале - чтобы ни один атом корабля не шелохнулся. Пока скорости небольшие, всё-таки жертвуют абляционным щитом - твёрдым, трудноиспаряемым. Углерод в алмазной фазе для щита идеален. На скоростях до 15 км/сек.  А выше - забудьте о торможении собственным задом или носом. Организовывайте перед кораблём щит из материи, неподвластной температуре. Такая материя есть. Плазма. Но без магнитного поля здесь - никак.
 Влетаете в атмосферу, набиваете магнитный мешок плазмой, и через магнитное поле передаёте кинетическую энергию корабля плазме, которая и распихивает атмосферу спереди, не давая, желательно, ни одному атому чиркнуть по обшивке.
Любая другая конструкция, без плазмы и магнитного поля, станет плазмой без магнитного поля.

[Андрей Курилов]

На скоростях до 15 км/сек.  А выше - забудьте о торможении собственным задом или носом.

Спускаемый зонд Галилео, видимо, не в курсе. Стормозил об атмосферу Юпитера 47,8 км/с

[bob]

На скоростях до 15 км/сек.  А выше - забудьте о торможении собственным задом или носом.

Спускаемый зонд Галилео, видимо, не в курсе. Стормозил об атмосферу Юпитера 47,8 км/с

Вот именно. Но, увы энергия растёт как квадрат скорости. Поэтому между 47,8 км/с и 147,8 км/с, увы - бездна плазменного пламени.

[Андрей Курилов]

Поэтому между 47,8 км/с и 147,8 км/с, увы - бездна плазменного пламени.

Такая же разница, как и между 15 км/с и 47,8 км/с. Как оказалось, не такая уж и бездна. Да и вообще - "бездна плазменного пламени" - это лирическая метафора.

[ziggyStardust]

Такая же разница

Чем-то напоминает анекдот о прыжках с парашютом и без - "Василий Иванович, ты с трех метров не прыгал?" Вам о абсолютной энергии и том что мало какие конструкционные материалы выдержат, а Вы об относительном приросте... 9-3 != 81-9 

[LonelyWanderer]

На скоростях до 15 км/сек.  А выше - забудьте о торможении собственным задом или носом.

Спускаемый зонд Галилео, видимо, не в курсе. Стормозил об атмосферу Юпитера 47,8 км/с

Это точные цифры? Просто скорость вращения "поверхности" тоже превышает 12 км/с

[bob]

Схема посадки. Итак, как садятся сейчас с орбиты...

[bob]

К чему это приведёт при высокой гиперболической скорости порядка сотни-другой км/с...

[bob]

Я предлагаю не "прижимать" спускаемый аппарат к поверхности, двигаясь в экзосфере или самой верхней ионосфере (на что топлива потребуется не меньше, чем просто на торможение в пустоте), а, уже перейдя на траекторию управляемого спуска, и "зацепившись" за атмосферу, чуточку отклонять аппарат двигателем в верхнем направлении, увеличивая его пробег в атмосфере и снижая термодинамические нагрузки. Это не потребует существенных затрат топлива и позволит в полной мере использовать атмосферу как дармовой ресурс для торможения. Что интересно, это можно использовать и для обычных посадок с орбиты, если Вы хотите добиться более комфортной посадки. То есть на модуле в стиле "Союза" можно добиться не менее плавной посадки, чем на космоплане-шаттле, если немного потратиться на горючем. Самое главное - как раз ни в коем случае не использовать отклоняющих аэродинамических плоскостей (крыльев, стабилизаторов), что опасно и так (само по себе, если вспомнить "Колумбию" и погибший второй аппарат Рутана), а по условиям поставленной в теме задачи - просто смертельно. Только абляция и газовые струи - больше ничего не надо.