Kann ein Zeppelin auf diese Weise tot auf den Mars oder die Erde fallen?

Ich sah einen Weltraumsprung, bei dem jemand die Schallgeschwindigkeit überschritten hatte, bevor die Luft ihn genug verlangsamte, um einen Fallschirm abzusetzen, weil die Luft nicht dicht genug war, um ihn in der oberen Atmosphäre auseinanderzureißen.

Auf dem Mars: Kann ein Zeppelin auch schräg mit Skip Entry in die Atmosphäre eintreten und reicht die allmähliche Erhöhung des Luftdrucks aus, um die Notwendigkeit von Retroraketen oder Hitzeschilden zu verringern?

Es würde außerhalb der Atmosphäre aufgeblasen und beim Eintritt mit einem steifen Unterkörper aufgeblasen.

Wenn dafür ein Einstieg nur bei langsameren Geschwindigkeiten möglich ist, könnte ein Zeppelin um den ganzen Planeten springen wie ein springender Stein zu Wasser oder Ski zu Wasser, um langsamer zu werden, wenn die Oberfläche auf dem Boden groß genug und das Zeppelin leicht genug ist?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

andere verwandte Fragen: https://physics.stackexchange.com/questions/293671/can-a-blimp-skip-on-the-atmosphere

Blimp auf der Erde, aber ein Segelflugzeug auf dem Mars?

@DanPichelman Die Frage bezieht sich auf den Mars, also nehme ich an, dass Sie sich im Orbit befinden.
@ventsyv - mein Fehler, ich habe das Tag verpasst. Danke
Quer gepostet zu Physik (und Luftfahrt , wie @Steve sagte).
Es gibt einen wichtigen Unterschied zwischen einem hohen Fallschirmsprung und dem Aufenthalt im Orbit oder der Ankunft am Mars. Felix Baumgartner startete stationär in 39 km Höhe; Die Umlaufgeschwindigkeit beträgt 7 km/s bei etwa 400 km, und die interplanetaren Ankunftsgeschwindigkeiten sind ähnlich, dh etwa Mach 20. Wenn Sie möchten, dass Ihr Luftschiff mit Schallgeschwindigkeit in die Atmosphäre eindringt, müssen Sie zuerst herausfinden, wie Sie es verlangsamen können bis zu dieser relativ langsamen Geschwindigkeit.
@djr Ich würde die Schwerkraft in einem Anti-Sling-Shot-Ansatz verwenden, um die Atmosphäre bei jedem Durchgang zu überfliegen, bis sich die Umlaufbahn verschlechtert. Retro-Raketen können verwendet werden, bevor sie die Atmosphäre erreichen. Retro-Raketen würden nicht einmal in der Atmosphäre mit einem Zeppelin benötigt.
Ich denke nicht, dass dies eine erreichbare Flugbahn ist ... Wenn sich die Umlaufbahn verschlechtert, müssen Sie im Grunde innerhalb weniger Minuten von Umlaufgeschwindigkeiten zur Landung gelangen. Aber das ist ein gelöstes Problem, dafür sind Hitzeschilde da (einschließlich des aufblasbaren Hitzeschilds, das @Hobbes erwähnt hat).
@djr, aber mit einem Luftschiff könntest du wie ein Stein auf dem Wasser um den ganzen Planeten springen.
Dies wäre eine Lösung für die wiederverwendbare Rakete, anstatt zu versuchen, sie vertikal zu landen. Vielleicht kann man auch rausfliegen.
Aber ich glaube, Sie verstehen das Problem mit Retros nicht. Die Verwendung von Retros zum Aufheben der Umlaufgeschwindigkeit von 7 km / s ist sehr teuer, weshalb jeder den atmosphärischen Luftwiderstand verwendet, um die meiste Arbeit zu erledigen. Auf dem Mars oder der Erde werden Retros verwendet, um von 10 m/s unter Fallschirmen auf nahe 0 zu verlangsamen. Dies mit Retros zu tun, erfordert weniger Masse, als den Fallschirm größer zu machen. Aber Beagle zeigt, dass Nicht-Retro-Landungen möglich sind.
Die Verwendung eines Luftschiffs zum Eintritt in eine Atmosphäre würde ein Fortbewegungsmittel bieten, sobald es sich in der Atmosphäre befindet, und der Hitzeschild wäre ein redundantes System bei einer Bruchlandung.

Antworten (5)

Das sollte sich als sehr schwierig erweisen, aber ich denke, es hängt davon ab, wie lange das Luftschiff die Form eines Luftschiffs haben würde. Lassen Sie mich sagen, warum:

Zunächst einmal:
Der Sprung, auf den Sie sich beziehen, war eine PR-Veranstaltung, daher werde ich keine Namen nennen. Der Sprung war jedoch kein Wiedereintritt aus dem Weltraum, er begann in der Stratosphäre , etwa 25 km über dem Boden, während die erdnahe Umlaufbahn (LEO) bei etwa 300-500 km liegt.
Das Erreichen der Schallgeschwindigkeit dort oben (oder Mach 1) ist einfacher, da sich die Schallgeschwindigkeit mit der Höhe zusammen mit der atmosphärischen Temperatur ändert, wie in diesem Diagramm aus Wikipedia zu sehen ist (folgen Sie der blauen Kurve):

Verschiedene Temperaturprofile

Der angebliche Rekord ist also tatsächlich ein Betrug.

Aber jetzt zu Ihrem Luftschiff:
Ihr Luftschiff wird mit viel höheren Geschwindigkeiten als Mach 1 ankommen. Die Temperatur auf dem Mars ist ungefähr ein Faktor von 2 niedriger als auf der Erde (gemessen in Kelvin), also ist dort auch die Schallgeschwindigkeit um den Faktor 2 geringer. Aber dann hat ein Objekt, das mit der gleichen Geschwindigkeit wie auf der Erde ankommt, Mach 2 statt Mach 1. Oder 60 statt 30.
Das ist wichtig, weil Objekte, die sogar von LEO auf die Erde kommen, Machzahlen von 30 erreichen (wie das Ex- Space Shuttle) und haben dann Probleme, die Hitze loszuwerden.
Und je höher die Machzahl und je größer die Oberfläche Ihres Objekts ist, desto mehr Wärme haben Sie beim Wiedereintritt erzeugt. Daher sollten Sie Ihr Blimp für den Eintritt in die Marsatmosphäre sehr kompakt machen und es später aufblasen. Dann brauchen Sie Booster, um langsamer zu werden, sowie Tanks, damit das Luftschiff zu einem Luftschiff wird. Ich habe keine technische Perspektive dazu, wie machbar das wäre.
Außerdem müssten Sie ein SEHR großes Luftschiff sein, da die Auftriebskräfte linear von der atmosphärischen Dichte abhängen, die das Luftschiff umgibt, die etwa 100-mal niedriger ist als auf der Erde.
Daher müsste Ihr Zeppelin eine haben 4.6 Mal größer auf allen Achsen, um die gleiche Stabilität wie auf der Erde zu erreichen.

Zusammenfassend also:
Der Zeppelin wird nicht mit Mach 1 in die Atmosphäre des Mars eintreten, wenn er aus dem All kommt. Sie müssen es vorher verlangsamen, aber damit es dies übersteht, sollte das Luftschiff gepackt sein. Und dann sollte man sich überlegen, ob ein Zeppelin auf dem Mars überhaupt Sinn macht.

Die Wärmemenge, die Sie abführen müssen, bezieht sich auf den atmosphärischen Druck und die Geschwindigkeit, nicht direkt auf die Machzahl. "Aber dann hat ein Objekt, das mit der gleichen Geschwindigkeit wie auf der Erde hereinkommt, Mach 2 statt Mach 1" ist einfach falsch.
@ Hobbes: Nein, ist es nicht. M=v/z. Ändern Sie nun c, während Sie v konstant halten. Auch die Dichte, der Druck und der Temperatursprung bei einem Schock sind nur eine Funktion der Machzahl. Basische Hydro.
Die Schallgeschwindigkeit ist sqrt(T), nicht T, also liegt der Wert auf dem Mars bei etwa 240 m/s.
@djr: Fair genug. Es sind jedoch mehr 200 m/s, wenn man die Variation des mittleren Molekulargewichts berücksichtigt. Und das gilt natürlich nur für die Oberfläche, wo Sie natürlich nicht in die Atmosphäre eintreten.

Die NASA arbeitet an einem aufblasbaren Hitzeschild . Nicht ganz ein Zeppelin, aber ein Hitzeschild, das auf eine Größe aufblasbar ist, die viel größer ist als die Sonde, an der es befestigt ist. Die zusätzliche Fläche hilft, das Raumfahrzeug abzubremsen. So können aufblasbare Strukturen hergestellt werden, um der Hitze des Wiedereintritts standzuhalten.

Da die atmosphärische Dichte des Mars nur 0,6 % der der Erde beträgt, beträgt der Auftrieb eines Luftschiffs nur 0,6 % seines Auftriebs auf der Erde.
Die Hindenburg könnte 90 Passagiere auf der Erde befördern. Es wog etwa 200 t. Es wäre in der Lage, etwa 1 Passagier auf dem Mars zu befördern. Ein Zeppelin wäre leichter (Hindenburg war ein starres Luftschiff), aber Sie können sehen, dass Sie eine lächerlich große Struktur benötigen würden, um eine sanfte Landung zu gewährleisten. Zum Vergleich mit aktuellen Landemethoden: Ein Passagier liegt gut innerhalb der Tragfähigkeit des Himmelskrans von Curiosity.

Die Frage bezieht sich auf den Einstieg, nicht auf den Aufstieg.
Ja Eintritt und das würde reichen um sicher mit kontrollierter Geschwindigkeit einzureisen? Es könnte die Rakete aufrecht pflanzen?
Die Frage ist, ob eine weiche Landung ohne Retrorockets möglich ist, dh eine vertikale Geschwindigkeit nahe 0. Dafür muss der Auftrieb ungefähr gleich dem Gewicht sein.

Ja, zumindest theoretisch, aber in der Praxis gibt es auf dem Mars nur sehr wenig Atmosphäre, also muss Ihr Zeppelin riesig oder die Nutzlast sehr klein sein.

Die Nutzlast ist der Blimp/Biodome.

In Bezug auf Ihre letzte Änderung: Nein, Sie können nicht einfach durch die Atmosphäre hüpfen, um mit einem Luftschiff langsamer zu werden.

Im Gegensatz zu Wasser gibt es keine klare Grenze zwischen Raum und Atmosphäre, was Ihnen zwei Möglichkeiten lässt:

Phase 1:

Sie können in sehr großer Höhe abbremsen, wo nur eine schwache Spur von Atmosphäre vorhanden ist

=> Dies wird schließlich etwas (dh nicht annähernd genug) Ihrer Geschwindigkeit verringern, bis Sie in Phase 2 eintreten.

Dies wurde mehrfach von Satelliten verwendet und wurde erstmals von der Hiten-Mission verwendet

Phase 2:

Um genügend Auftrieb zu erzeugen, um aufzusteigen und die Atmosphäre zu überspringen, wie Sie sie beschreiben, müssen Sie auch über eine beträchtliche Atmosphäre verfügen. Wenn Sie den Punkt erreicht haben, an dem Sie dies tun können, sehen Sie so aus:

STS-Wiedereintritt

Ein riesiger Feuerball. Ein Zeppelin kann dies nicht überleben, da es sich nicht leisten kann, ein nennenswertes Gewicht (Schild) zu tragen, das ihm einen sicheren Wiedereintritt ermöglichen würde.

Es gibt kein Dazwischen : Sie können die Höhe nicht halten und allmählich langsamer werden, bis Sie eine überlebensfähige Geschwindigkeit erreichen.

Als Randbemerkung: Die Umlaufbahnhöhe ist eine Funktion der Geschwindigkeit. Wenn Sie die Geschwindigkeit verringern, verringern Sie die Höhe. Deshalb kannst du das nicht.

Es würde auch nicht funktionieren: Es gibt wirklich eine Lücke zwischen der Höhe, in der Sie einen erheblichen Auftrieb haben können, und der Höhe, in der Sie anfangen zu verbrennen . Da letzteres höher ist, bleiben wir bei herkömmlichen Designs hängen. Das einzige Design im Zeppelin-Stil, das in Betracht gezogen werden könnte, ist eines, das Sie nach der Landung vom Boden aus einsetzen würden.
@Muze Der Kommentarbereich ist nicht der richtige Ort, um neue Fragen zu stellen.

Niemand verwendet XKCD? die interplanetare Cessna sollte einen guten Hinweis geben:

https://what-if.xkcd.com/30/

Das Problem ist, wie Luftschiffe und insbesondere Blimps schweben. Sie sind im Durchschnitt weniger dicht als die Luft um sie herum und schweben dann in einen Bereich, in dem die Luft im Durchschnitt genauso dicht ist wie das Luftschiff.

Leider hat der Mars etwa 1% der Erdatmosphäre an Dichte. Selbst wenn das Luftschiff vorsichtig auf der Oberfläche aufgeblasen wurde, kann es immer noch dichter sein als die Luft um es herum und nicht schwimmen! Stellen Sie sich nun vor, Sie versuchen, einen Fall mit Schallgeschwindigkeit in einer Atmosphäre zu verlangsamen, die kaum dicht genug ist, um Ihr Luftschiff schweben zu lassen ...

Ich würde der Cessna eine bessere Überlebenschance geben.

Es gibt Ballons auf der Erde, die bis zu 40 km hoch werden können. Aber das ist wirklich Hightech. Diese würden auch auf dem Mars funktionieren, obwohl es wahrscheinlich immer noch nicht die beste Option ist.