Denn wer braucht schon ein Raumschiff?
Stellen Sie sich Folgendes vor :
Während Sie einen routinemäßigen Weltraumspaziergang außerhalb Ihrer kleinen 1-Mann-Raumkapsel durchführen, führt ein Fehler in der Steuerung des Antriebssystems dazu, dass die Kapsel explodiert und Sie in eine niedrige Umlaufbahn der Erde schleudert.
Jetzt mit einer begrenzten Luftversorgung und nur Ihrem eigenen Raumanzug und MMU (Manned Manuvering Unit) zu Ihrer Verfügung, haben Sie die Aufgabe, auf überlebensfähige Weise wieder in die Erdatmosphäre einzutreten . (Bitte beachten Sie, dass die Überlebenschance nicht 100 sein muss).
Die Frage:
Ist es wissenschaftlich möglich, den Wiedereintritt auf diese Weise zu überleben, und wenn ja, wie? Wenn nicht , und wenn es möglich wäre, das Szenario zu ändern, beschreiben Sie bitte, wie es geändert werden könnte, um dies zu ermöglichen.
Hinweis: Ihre MMU muss nicht von der modernen NASA-Variante sein. Die Geschichte spielt in naher Zukunft, daher kann das Design etwas fortgeschrittener sein (aber immer noch im Rahmen eines MMU).
Bearbeiten: Ursprünglich hatte ich geplant, dass die MMU einen drahtlosen Transceiver (der es dem Astronauten ermöglicht, seinen Wiedereintrittswinkel basierend auf GPS-Signalen zu berechnen?), Eine Reihe von Manövriertriebwerken bereitzustellen, die seinen Wiedereintrittsvektor festlegen und ihn verlangsamen einen Absturz zu verhindern - wenn möglich, und möglicherweise das Material, das zum Bau eines rudimentären Hitzeschilds benötigt wird (falls ein solches Material beim Bau einer MMU verwendet werden könnte).
Es gibt viele Probleme zu überwinden:
Laut NASA verglühen die meisten Meteore mit einem Radius von etwa 80 feet
1000 Metern in der Atmosphäre, sodass sie wenig bis gar keinen Schaden anrichten. Also müssen wir unseren armen Kerl irgendwie abkühlen, damit er kein Haufen Asche ist, wenn er auf dem Boden aufschlägt (oder schwebt, wenn er Asche war). Fügen Sie ein sehr starkes Kühlmittelsystem oder einen Hitzeschild hinzu .
Jetzt, wo wir das Abbrennen gelöst haben, müssen wir noch über die Landung nachdenken. Die Endgeschwindigkeit auf Meereshöhe für einen aufrechten Menschen beträgt etwa 200 Meilen pro Stunde. Die meisten Meteore verbrennen etwa 30 Meilen, so dass unser Freund in "nur" 30 Meilen abbremsen müsste, was entweder ein Rückwärtsantriebssystem benötigt, um ihn nach oben zu treiben, oder einen Fallschirm. Ersteres würde auch eine Art Stabilisierungssystem wie Gyroskope erfordern, um ein Umkippen zu vermeiden. Das Problem bei einem Aufwärtsschub besteht darin, dass die Schwerkraft nach unten drückt, wenn Sie nicht auf Endgeschwindigkeit sind. Sie müssten also 9.9 m/s^2
etwa 10
Minuten lang einen kontinuierlichen Schub von ungefähr liefern, um ihn zu verlangsamen, damit er sicher landet (was unpraktisch ist), also würden Sie es tun brauche einen Fallschirm . Sicherheitshalber haben wir auch ein aufwärtsbeschleunigendes Jetpack eingebautum eine sichere Landung zu gewährleisten .
Alles in allem sind Ihre Überlebenschancen ziemlich gering, aber es könnte möglich sein, einen solchen Sturz zu überleben.
Wenn ein solches Szenario als wahrscheinlich angesehen würde, könnte die MMU eine "Ballute" enthalten.
Dies ist ein massearmer Ersatz für einen Wiedereintritts-Hitzeschild und hat den zusätzlichen Vorteil, ein Airbag für Ihre endgültige Landung zu sein. Die Verwendung im wirklichen Leben umfasst die Verwendung zum Verzögern von Bomben (damit der Bomber der Explosion entkommen kann), und dies wurde für Weltraummissionen im wirklichen Leben vorgeschlagen. Der Film 2010 zeigt das russische Raumschiff, das ein Ballett verwendet, um in der Jupiterumlaufbahn aerobrake, also ist die Technik vielseitig.
Nun ist dies möglicherweise nicht üblich, um eine MMU hinzuzufügen, da die Masse des Stoffs und der Gasflaschen zum Aufblasen der Ballute zwar leichter als ein Hitzeschild ist, aber immer noch beträchtlich ist und das Manövrieren im Weltraum langsam und unhandlich macht (Sie werden benötigen auch viel mehr Kraftstoff, damit Ihre MMU funktioniert). Es wäre, als würde man vorschlagen, dass Sie immer einen Fallschirm und einen Rucksack voller Überlebensausrüstung für Wüsten- und arktische Bedingungen mit sich führen, falls Sie aus einem Flugzeug oder Fenster fallen.
Wenn die Bauhütte in Ihrem Szenario nicht schnell genug eine Rettungskapsel aussenden kann, um den unglücklichen Astronauten aufzunehmen, können sie möglicherweise ein „Wiedereintrittspaket“ mit vorverpacktem Ballute, Inflationsausrüstung, zusätzlichem Sauerstoff, Überlebenskit und a leistungsstarker Festbrennstoff-Raketenmotor. Es fängt den Astronauten ab, der es schnell anschnallt (oder die Roboterarme des Geräts packen ihn und ziehen ihn an Bord), dann richtet es sich aus, der Festbrennstoffmotor zündet, um mit dem Wiedereintritt zu beginnen, und das Ballett bläst sich auf. Der Einfachheit halber könnte das Gerät tatsächlich so konstruiert sein, dass es auf dem Wasser landet, sodass die Ballute auch zu einem improvisierten Rettungsfloß wird (wenn Sie es als luftigen Sack an Land verwenden, könnten Sie mit dem Gesicht voran in den Wüstenboden springen ....).
Glückliche Landungen
Selbst wenn es möglich ist, wird es nicht passieren; Da sich der Astronaut in einer Raumkapsel befand, war sein oder ihr Anzug wahrscheinlich nicht für den Wiedereintritt ausgelegt. Ein Raumanzug, der stark genug ist, um einem Wiedereintritt standzuhalten, wäre so sperrig und verstärkt, dass er genauso gut ein kleines Raumschiff sein könnte.
Natürlich sind die Chancen, dass dieser Astronaut die Kapselexplosion überhaupt überlebt hat, sagen wir mal astronomisch.
Siehe MOOSE-Projekt von General Electric , entworfen in den frühen 1960er Jahren - nur 90 kg. Ich wette, dass wir es mit modernen Materialien noch leichter machen könnten.
Der Schlüssel, um den Wiedereintritt zu erleichtern, besteht darin, das Verhältnis von Oberfläche zu Masse zu erhöhen. Wenn Sie ein gutes Verhältnis haben, würde sogar ein Papierflieger aus silikonbeschichtetem Papier überleben.
Die eigentliche Sorge in dieser Situation bezieht sich nicht auf den Fall auf die Erde (potenzielle Energie der Gravitation), sondern auf das Problem der kinetischen Energie.
Alles im erdnahen Orbit bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit:
Die mittlere Umlaufgeschwindigkeit, die zur Aufrechterhaltung einer stabilen niedrigen Erdumlaufbahn erforderlich ist, beträgt etwa 7,8 km / s (28.000 km / h; 17.000 mph) - Low Earth Orbit - Wikipedia
Wenn man runde Zahlen verwendet, könnte ein Astronaut und Umweltausrüstung 100 kg wiegen.
100 kg, das Fahren mit hoher Geschwindigkeit hat viel Energie:
E = mv²
m = 100 kg
v = 7.8 km/s
E = 100 kg × (7.8 km/s)²
= 100 × 60 km² / s²
= 6 000 000 000 m²s⁻²
= 6 GJ
Also, bevor Sie überhaupt darüber nachdenken können, was passiert, wenn Sie hinfallen, müssen Sie etwas mit all dieser kinetischen Energie tun, bevor Sie überhaupt hinfallen können .
Laut Kyle's Converter sind 6 Gigajoule so viel Energie wie 1,4 Tonnen TNT.
1,4 Tonnen TNT erzeugen eine beträchtliche Menge an Wärme, und Sie werden im Mittelpunkt dieses Prozesses stehen.
Vergessen Sie den Wiedereintritt. Stellen Sie sich vor, Sie stehen hier auf der Erde auf festem Boden und sitzen auf 1,4 Tonnen TNT. Wie stehen Ihre Überlebenschancen, wenn diese Energie freigesetzt wird, selbst wenn ihre Freisetzung genug verlangsamt wurde, um keine Explosion zu sein?
Zu sagen, Sie wären Toast, wäre eine unglaubliche Untertreibung.
Mal sehen was passiert:
Zuerst müssen Sie in einem sehr engen Winkel eintreten. Zu tief, Sie werden ohnmächtig, stürzen und sterben. Zu flach, Sie hüpfen und Ihnen geht wahrscheinlich die Lebenserhaltung aus, bevor Sie wieder herunterkommen. Das ist eine Genauigkeit, die Sie nicht mit dem Augapfel erreichen werden.
Zweitens müssen Sie beim Eintreten genau die richtige Form beibehalten, damit die Stoßwelle um Sie herum fließt, anstatt Ihren Anzug irgendwo zu berühren. Du verlierst die Orientierung, das Plasma erreicht deinen Anzug und du verbrennst.
Drittens, selbst wenn das Plasma Sie nicht berührt, ist es sehr, sehr heiß. Das meiste dieser Energie wird hinter dir zu heißer Luft, aber du wirst etwas davon aufnehmen. Sie benötigen eine Unobtainium-Isolierung an Ihrem Anzug, wenn Sie etwas wollen, das dünn genug ist, damit Sie sich tatsächlich in Ihrem Anzug bewegen können. Oh, aber wenn dein Anzug so gut isoliert ist, wie konntest du dich davon abhalten, selbst zu kochen, während du im Weltraum warst??
Viertens erfordert das Deorbit-Manöver echte Raketen, etwas, das aus Sicherheitsgründen wahrscheinlich nicht auf einem Anzug ist. Kaltgasdüsen sind nicht gut genug.
Es gibt nur einen Weg, die Reise zu überleben: Ändere deine Spezies zu Kerbal. :) (Und selbst dann müssen Sie die 600 m/s in Ihrem Jetpack verbrennen, um etwas von der Umlaufgeschwindigkeit von 2.300 m/s zu verlieren, die Sie haben.)
Vorausgesetzt, Sie hätten genug Vorräte, könnten Sie eine Raumstation abfangen. Wenn Sie 60 m / s und einige Sonnenkollektoren zur Lebenserhaltung hätten, wären Sie möglicherweise nicht aufgeschmissen. Aber die Kraft beim Wiedereintritt würde Sie mit ziemlicher Sicherheit töten. Sogar das Hitzeschild von Ihrem Pod zu nehmen, es auf eine Deorbit-Flugbahn zu schieben und sich selbst daran zu kleben, nachdem Sie das Hitzeschild mit der Pod-Abdeckung bedeckt haben, um sicherzustellen, dass die Wake-Stabilität besser ist.
Mikey
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