Könnte ein ausreichend kleiner Femtosat/Chipsat den Wiedereintritt ohne Hitzeschild überleben?

Wäre es möglich, einen winzigen Satelliten wie einen Femtosatelliten oder einen Chipat mit einer solchen Form und einem solchen ballistischen Koeffizienten zu konstruieren, dass er den Wiedereintritt ohne Hitzeschild überleben würde? Ein bisschen wie diese federleichte Frage , nur dass unser Chipsat nicht aus dem gleichen Material bestehen würde. Etwas vom Gegenteil dieser Frage .

Ich nehme an, Sie meinen den Wiedereintritt in die Erdumlaufbahn von LEO. Der Trick besteht darin, einen Weg zu finden, 30 Joule kinetische Energie für jedes Milligramm Masse zerstörungsfrei abzubauen.
@uhoh das tue ich. Ich bin mir nicht sicher, wie es aus einer höheren Umlaufbahn wieder eintreten könnte, da es keinen Luftwiderstand geben würde, es sei denn, es handelt sich um eine hohe elliptische Umlaufbahn.
Die Temperatur eines Gases ist ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie seiner Moleküle. Dies impliziert, dass der Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem sich aus der Umlaufbahn entfernenden Objekt und der Umgebungsatmosphäre (oder der anfänglichen Hyperschallgeschwindigkeit des Luftstroms) mit einer Temperatur korreliert werden kann. Der Femtosatellit müsste dieser Temperatur standhalten können, um den Wiedereintritt zu überleben.
Ich nehme an, du kennst dich mit Sternschnuppen aus :)
Kleine Meteoriten überleben den Eintritt in die Atmosphäre nicht, größere schon, zumindest teilweise. Das Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen wird bei kleineren Partikeln immer schlechter, daher muss ein Satellit groß genug sein, um einen Wiedereintritt zumindest teilweise zu überstehen.
@Uwe Das klingt nach einer Antwort. Ich muss durch Staubpartikel verwirrt worden sein, die manchmal überleben.
@Uwe Meteoriten haben normalerweise wahnsinnige Geschwindigkeiten, AFAIK - normalerweise viel höher als LEO
Fast alle Meteoriten gelangen von außerhalb des Erdsystems in die Atmosphäre, auf Flugbahnen, die sie sofort tief in die Atmosphäre bringen. Es spielt keine Rolle, wie viele Joule Sie abführen müssen, sondern - wie viele Watt. Daher ist die Zeitskala für den Wiedereintritt von entscheidender Bedeutung: Bringen Sie den Chipsat in eine Flugbahn, die langsam genug an Höhe verliert, und es wird in Ordnung sein.
@SF. Das klingt interessant, könnten Sie das vielleicht in einer Antwort näher erläutern?
@gerrit: Problem: Das ist keine Flugbahn im freien Fall / Orbital / Suborbital. Ihr Picosatellit müsste, um ohne eine solide dicke Hitzeabschirmung zu überleben, sehr leichte Flügel haben. Bei fast orbitalen Geschwindigkeiten benötigen Sie sehr wenig Auftrieb - und extreme Geschwindigkeit kann selbst bei sehr niedrigem Luftdruck viel Auftrieb geben. Auf diese Weise können Sie lange Zeit aus LEO-Höhen absteigen, Wärme langsam durch Strahlung abgeben und Auftrieb, Widerstand, Druck, Erwärmung und Kühlung im Gleichgewicht halten. Aber die Zeitskala einer solchen Abstiegsbahn beträgt Wochen .
@SF. Cool, so verwandelt sich der Satellit langsam in einen Gleiter! Das passt aber zu meiner Frage. Ich hatte keine Anforderung, dass unser Chipsat senkrecht nach unten fallen würde. Ich frage mich, ob Turbulenzen diese Flügel nicht auseinanderreißen würden, bevor wir langsam genug sind, um sie nicht mehr zu brauchen, obwohl es glücklicherweise nicht viele Turbulenzen hoch oben gibt. Hmm.
@gerrit: Entweder ist es ein Segelflugzeug oder ein Ziegelstein aus Ablator und Wärmeabschirmung, einer von beiden. Wenn Sie bedenken, dass es aus der LEO-Höhe vertikal nach unten fällt und sich nicht "seitwärts" relativ zur Erdoberfläche bewegt, ist die Situation viel besser, da Sie nicht annähernd so viel Geschwindigkeit zu verlieren haben. Ein kleiner Fallschirm sollte alles sein, was es braucht. Aber wie würde es überhaupt in diese Situation kommen?

Antworten (2)

Ein korrekt präparierter (abgeschirmter) Nanosat könnte den Wiedereintritt überleben.

Ein Satellit in der Größenordnung von Cubesat um die Kármán-Linie würde etwa 1 Kilowatt Erwärmung erfahren. Das kann eine Cubesat-Elektronik nicht überleben - aber das kann eine Schicht Aerogel daran hindern, hineinzuleiten, eine verspiegelte Folie einzustrahlen und ein paar Zentimeter Lichtablator für ein paar Minuten zu zerstreuen. Wenn Sie also Ihren Femtosat von beispielsweise 10 cm ^ 3 in einem CubeSat-Formfaktor (1000 cm ^ 3) mit leichter Wärmeabschirmung verpacken, sollte er problemlos überleben.

Es nach dem Wiedereintritt am Boden zu lokalisieren, ist eine ganz andere Sache ...

Was ist mit Balsaholz, ich denke, vier Zentimeter auf jeder Seite sollten es tun.
@Uwe: Ich weiß es nicht, aber ich glaube, Zusammenhalt ist wichtig; Der Ablator muss ablatieren und darf nicht zerrissen werden. TLA ist ein auf Korkholz basierender Ablator, sehr leicht und wahrscheinlich mechanisch haltbarer als Balsaholz. Die Balsaholzstücke, die ich in meinen Händen hatte, konnten Sie buchstäblich mit Ihren Fingern schleifen / zerschlagen.
Eine Abschirmung ist nicht erforderlich . solarsystem.nasa.gov/docs/p390.pdf

Ich denke, es ist eine interessante Frage. So wie ich es sehe, bleibt Ihr Satellit wegen seiner hohen Geschwindigkeit im Orbit, aber er verbrennt auch wegen seiner hohen Geschwindigkeit. Wenn Sie es bis zum Erreichen der Atmosphäre langsam genug bewegen können, sollten Sie in der Lage sein, den atmosphärischen Widerstand zu nutzen, ohne zu verbrennen. Sie bräuchten also eine Möglichkeit, es zwischen der Umlaufbahnhöhe und -geschwindigkeit und der Atmosphäre zu verlangsamen.

Ich denke, es könnte interessant sein, zu rechnen, wie man versucht, einen Chipsat zu verlangsamen, indem man eine Ansammlung von Halteseilen verwendet, die den durch geomagnetisch induzierten Strom erzeugten Widerstand verwenden, also das Magnetfeld der Erde verwendet, um zu verlangsamen, bevor man auf die Atmosphäre trifft. Aber ich wüsste nicht, wo ich mit solchen Berechnungen anfangen sollte.

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