Ein Kommentar zu einer kürzlichen populären Frage brachte mich zu Stirring Tea und diesem Eintrag
Um eine Tasse Wasser zum Kochen zu bringen, müssten Sie es aus einer Höhe über dem oberen Rand der Atmosphäre fallen lassen.
Wenn das stimmt, könnte eine schöne Eisschicht theoretisch einen brauchbaren Hitzeschild abgeben. Das größte Problem, das mir in den Sinn kommt, ist, dass Wassereis relativ zerbrechlich ist.
Angenommen, ich könnte verhindern, dass das Eis beim Wiedereintritt wegbricht, könnte ich es als Hitzeschild beim Wiedereintritt in die Erde verwenden?
Nette Idee, aber nein, es funktioniert nicht.
Es ist wahr, dass ein Eiswürfel in 100 km Höhe eine potenzielle Energie von nur etwa einem Drittel dessen hat, was benötigt wird, um ihn vollständig zu schmelzen und zu kochen. Erster Punkt, wie Sie bereits erwähnt haben: Wie hält man das flüssige Wasser an Ort und Stelle?
Aber wenn man von einem Wiedereintritt spricht, trifft man normalerweise zu, wenn man aus einer Umlaufbahn kommt und daher eine Geschwindigkeit von mindestens 7,8 km/s hat. Diese kinetische Energie ist etwa 20 Mal höher als die potentielle Energie in 100 km Höhe. Daher müssen Sie etwa das Sechsfache der Energie loswerden, die das Eis zum Kochen benötigt.
Und, noch schlimmer: Bisher haben wir nur über das Eis selbst gesprochen. Ein Hitzeschild wird angebracht, um etwas zu schützen - und wir müssen sowohl die potenzielle als auch die kinetische Energie dieses Etwas loswerden. Wenn wir von einer Nutzlast in der Größe deines Eisblocks ausgehen – und das ist noch gar kein gutes Verhältnis – dann müssen wir etwa 13-mal mehr Energie aufwenden, als das Eis beim Verdampfen aufnehmen kann.
Auf der anderen Seite, wenn Sie etwas Material von einem Asteroiden zurückbringen, könnte es eine praktikable Option sein, es tief in einem riesigen Eisball zu vergraben - aber Sie treffen besser nicht den falschen Fleck auf der Erde, da etwas Ähnliches unseren Geliebten bereits durcheinander gebracht hat Dinosaurier lebten vor einiger Zeit.
Beim Hitzeschild muss man auch bedenken, dass er nicht dazu dient, die gesamte kinetische Energie beim Wiedereintritt zu absorbieren. Es verhindert lediglich, dass Wärme in die Nutzlast eindringt, indem es seine geringe Wärmeleitfähigkeit ausnutzt (eine Eigenschaft, die Wasser nicht hat) und optimiert die Wärmeübertragung zurück an die vorbeiströmende Luft. Die abtragenden Eigenschaften der meisten Materialien tragen hauptsächlich dazu bei, das Material und seine Eigenschaften intakt zu halten, obwohl es mit der Zeit dünner wird.
Sarah Bailey
TildalWelle