Archimedisches Bremsen für Venus-Lander mit geringer Dichte + untergeordnete Frage

Zusatzfrage: Stellen Sie sich eine Kugel mit 10 cm Durchmesser in einer niedrigen Venusumlaufbahn vor. Verlangsamen Sie es ein wenig, um es zu deorbitieren. Wie groß ist die Dichte der Kugel, um den Boden mit 0 m/s vertikal zu berühren, bevor sie wieder am venusischen Himmel aufsteigt, weil sie weniger dicht ist als die venusische Atmosphäre? (in Bezug auf Druckgradient, Luftwiderstand, Auswirkungen von Winden mit hoher Geschwindigkeit auf die Flugbahn und andere Dinge, die ich vergesse. (siehe Bilder unten)) (grobe Annäherungen und Gedanken sind willkommen)

Der Druck auf der Venusoberfläche ist 90 Mal größer als der Meeresspiegeldruck der Erde.

Gibt es Studien über eine Art "Auftriebsbremslander mit niedriger und variabler Dichte", der mit abnehmbaren zwiebelartigen Hitzeschilden - oder einem einzelnen entleerbaren Hitzeschild - ausgestattet ist, der die Kontrolle über die Dichte - und damit die Geschwindigkeit - des gesamten Landers während des Abstiegs ermöglicht?

Die Idee besteht darin, Mehrzweckteile in Teile zu bringen, um die Anzahl der Teile zu minimieren. Aerobraking beginnt in großer Höhe und stoppt auf dem Boden, Buoyancybrake sollte in einer genauen Höhe beginnen und auf Oberflächenniveau, 0 m/s Vertikalgeschwindigkeit, mit der Trennung der letzten schwach dichten, schwimmfähigen und wärmeabschirmenden Zwiebelschalenschicht stoppen.

Je weniger Zwiebelschalenschichten beim Abstieg benötigt werden (von geringer Dichte, hochtemperaturbeständig und thermisch isolierend, eine Art Aerogel (?)), desto besser.

Links zu atmosphärischen Plots:

http://lifeng.lamost.org/courses/astrotoday/CHAISSON/AT309/HTML/AT30905.HTM

https://ase.tufts.edu/cosmos/view_picture.asp?id=1103

Venus schwimmender Lander Venus-Atmosphärendiagramm Drucktemperatur Höhe Venuswinde

Die Frage ist, ist das auf der Venus überhaupt notwendig? Venera 9 warf seinen letzten Fallschirm in einer Höhe von 50 km ab und stieg mit niedriger Geschwindigkeit mit einer einfachen horizontalen Metallscheibe als aerodynamische Bremse ab.

Antworten (1)

Überraschenderweise lautet die Antwort ja , es wurden Studien zu diesem Thema durchgeführt.

Eine einfache Google-Suche könnte dieses Ergebnis liefern:

LEBENDER PLANETENEINTRITT

https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/642361.pdf

In dieser Studie wurde sichergestellt, dass die große schwimmfähige Volune vor dem Eintritt in die Atmosphäre entfaltet wird. Unter Verwendung eines Eintrittsmodells erster Ordnung wurde der Einfluss des Auftriebs auf die Eintrittsdynamik untersucht. Das heißt, es wurden eine zweidimensionale Eintrittsbahn, ein perfekt kugelförmiger Planet, eine konstante Gravitation und kein Wind angenommen. Es wurde festgestellt, dass die Wirkung des Auftriebs auf die Geschwindigkeit, die maximale Verzögerung und die Höhe der maximalen Verzögerung von planetaren Eintrittsfahrzeugen unbedeutend ist. Dies gilt für alle Eintrittswinkel, selbst wenn die Eintrittsgeschwindigkeit durch das Bremsen der Rakete erheblich verringert wird und selbst wenn der Durchmesser des Auftriebsvolumens sehr groß ist (größer als 500 Fuß). Es gibt jedoch einen Fall, bei dem die Auftriebswirkung nicht ganz unbedeutend, wenn auch immer noch gering ist. Dies ist der Fall des gleichgewichtsgleitenden Eintritts. Zum Beispiel, für konstante Auftriebswiderstandsverhältnisse von 0,1 und kugelförmige schwimmfähige Volunendurchmesser von 300 Fuß wird die maximale Regenverzögerung um 2,6 % für Mars und 1,8 % für Venus gegenüber dem Wert der maximalen Verzögerung für nicht schwimmfähige Einstiegsfahrzeuge verringert. Bei konstanten Auftriebswiderstandsverhältnissen von 1,0 und Durchmessern von 300 Fuß verringert sich die maximale Verzögerung um 0,8 % für Mars und um 0,7 % für Venus.

Das Ergebnis ist jedoch wenig überraschend, dass der Auftriebseffekt unbedeutend ist .

Vielen Dank für Ihre Antwort, diese Studie spricht über den atmosphärischen Druck der Erde, bei dem der Auftriebseffekt unbedeutend ist, Fallschirme funktionieren besser. Was ist mit Venus, 90 atm Druck und einem leichten Lander?
Sie mischen in Ihrer Frage zwei verschiedene Schritte: Das Bremsen (wo Sie einen Hitzeschild benötigen; in der oberen Atmosphäre, wo der Druck <1 ATM beträgt, sogar auf der Venus) und der Abstieg, wo der Auftrieb erheblich sein kann.
Bearbeitete Frage, @Antzi Ich möchte die beiden mischen und an eine Lösung denken, bei der der Lander den ganzen Weg bremst, bis er den Boden berührt.
Ein praktischeres Design würde wahrscheinlich einen Ballon einsetzen, sobald eine sichere Geschwindigkeit erreicht ist.
Etwas einzusetzen ist eine Aktion mehr (mögliches Versagen), als nichts zu tun, indem man sich auf einen schwimmfähigen Hitzeschild verlässt. Das ist die Idee hinter der obigen untergeordneten Frage.
@uhoh, der Meteor, der in der Erdatmosphäre explodierte, trat mit einer viel höheren Geschwindigkeit (hochelliptische Umlaufbahn) ein, als wenn er eine kreisförmige, sehr niedrige Erdumlaufbahn hätte, und begann sanft, die dünne obere Atmosphäre zu reiben. Venera hat es geschafft, beim Abstieg nicht zerstört zu werden, und der Druck wächst mit einem progressiven Gradienten, bis er 90 Atmosphären (auf der Venus) erreicht. Das habe ich in der Nebenfrage oben gemeint.
@qqjkztd Könnten Sie Links hinzufügen, die zeigen, woher die beiden Atmosphärendiagramme stammen? Es ist immer eine gute Idee, die Originalquelle anzugeben, aber in diesem Fall finde ich sie wirklich interessant und würde gerne mehr lesen. Vielen Dank!
@uhoh-Links in der Hauptfrage hinzugefügt; Ich werde die untergeordnete Frage umschreiben, um eine neue in Bezug auf diese zu erstellen, danke
link lädt nicht
@Muze Einen neuen Link hinzugefügt und den relevanten Absatz zitiert. Suchen Sie nach AD0642361, falls es wieder kaputt geht.
Archimedisches Bremsen für Venus-Lander mit geringer Dichte + untergeordnete Frage
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