Meine Aliens wollen die schwerste Chemierakete bauen, die möglich ist: Sie haben sich nie für Raumfahrt interessiert, da die Schwerkraft ihrer Planeten etwa 1,5 von unserer beträgt. Sie machten viele schlechte Erfahrungen im Kampf gegen die Schwerkraft und „beschlossen“, ihre Technologie am Boden zu belassen. Plötzlich beschließt der weltgrößte Konzern, dass es absolut notwendig und sehr dringend ist, ein paar Antriebe, eine Zuchtstation und einige Roboter ins All zu schicken. Sie kümmern sich nicht um alles, was sie aufgebaut haben, oder um den Rest der Welt. Sie entscheiden sich für chemische Motoren, weil sie keine Erfahrung mit stärkeren haben. Das wären etwa 100 Tonnen Rakete für 1 Gramm Nutzlast? Können wir auch Nanoröhren und Diamanten verwenden, damit es zusammenhält? Hübsch.
Der beste Ort für den Start ist der größte Berg des Planeten, wodurch Sie einen Teil der Atmosphäre überspringen und auch einen Teil der Planetenrotation missbrauchen können. Trotzdem ist eine gute Strecke zurückzulegen, da die Atmosphäre etwa zweimal weiter reicht als die Erde. (50 % Wasserstoff, 40 % Stickstoff und etwas schweres Zeug, das keine Rolle spielt) Wenn die Luft wärmer wäre, wäre es einfacher, sie zu durchdringen, richtig? Was könnte besser geeignet sein, die Atmosphäre aufzuwärmen, als ein Haufen Bomben? Sie würden ein paar Ringe aus Atomsprengköpfen abschießen, die in verschiedenen Höhen explodieren, warten, bis Druck und Wind in Ordnung sind, die Rakete aufdecken und starten.
Natürlich ist die Luftdichte einer der weniger wichtigen Faktoren, wenn man über den Start einer Rakete nachdenkt. Ich möchte, dass es wichtig ist, weil ich den Himmel atomisieren möchte. Ich weiß auch, dass es bessere Möglichkeiten gibt, der Schwerkraft eines Planeten zu entkommen, als chemische Motoren, aber damit arbeiten wir hier. Versuchen Sie bitte, mit einem Verrückten zu arbeiten.
Zwei Fragen:
Ist diese Art, die Atmosphäre aufzuheizen, realistisch?
Wenn nicht, was wäre der beste Weg?
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Ich wäre auch dankbar für Kommentare, die mehr Variablen erwähnen, über die man nachdenken sollte. Was müssten die Aliens noch tun, um ihr Monster von einer Rakete zu starten? Es geht nicht darum, ein Problem zu lösen, sondern neue zu schaffen, die die Außerirdischen kaum lösen können.
Montieren Sie Ihre Nuklearwaffe auf der spitzen Spitze Ihrer Rakete.
Hitze reduziert den Luftwiderstand. Wenn Sie Wärme erzeugen wollen, machen Sie sie dort, wo Sie sie brauchen – direkt vor Ihrer Rakete. Dies dient dazu, den Luftwiderstand zu verringern.
https://www.researchgate.net/publication/268555192_Drag_Reduction_of_Spiked_Missile_by_Heat_Addition
Experimente, die vor 45 Jahren in Deutschland durchgeführt und später in den USA in den frühen 1980er Jahren wiederholt wurden, zeigen eine Widerstandsreduzierung von ungefähr 50 % für eine mit Stacheln versehene Rakete aufgrund der Verbrennung von Wasserstoffgas in der abgetrennten Strömung. Dieses Papier untersucht durch Computational Fluid Dynamics (CFD) die Rolle der Wärmezufuhr durch Verbrennung von Wasserstoffgas bei der Verringerung des Luftwiderstands ... Die Zufuhr von Wärme in die turbulente getrennte Strömung eliminiert praktisch die Wiederanhaftungsstoßwelle der Scherschicht und modifiziert auch den Basiswiderstand . Das Einspritzen von Wasserstoff in den getrennten Strömungsbereich ohne Verbrennung beseitigte die Wiederanhaftungs-Stoßwelle nicht, was darauf hinweist, dass die Wärmezufuhr eine notwendige Bedingung für die Beseitigung der Scherschicht-Wiederanhaftungs-Stoßwelle und die Verringerung des Widerstands ist, wie sowohl in den deutschen als auch in den USA-Experimenten beobachtet wurde.
Wenn Sie die Befestigungen für eine Atombombe haben, können Sie wahrscheinlich einen Spaltreaktor bauen. Montieren Sie einen an der Spitze Ihrer Rakete und verwenden Sie ihn, um die Spitze sehr heiß zu erhitzen. Aus dem verlinkten Artikel - je länger die Spitze, desto besser funktioniert dies und daher sollte Ihre Rakete eine sehr lange leuchtende heiße Spitze an der Spitze haben. Aerospikes werden bereits verwendet, aber ich konnte kein Bild von einem glühend heißen finden.
Sobald Sie die Atmosphäre verlassen haben, möchten Sie vielleicht den Spaltreaktor entleeren. Da weniger Luft vorbeiströmt, wird sie auch nicht gekühlt und wird immer heißer.
- Hinweis - Der große Wasserstoffanteil in Ihrer Atmosphäre verringert auch den Luftwiderstand im Vergleich zur Erde. Auch Leute könnten mit quietschenden Stimmen sprechen.
Das Hauptproblem bei diesem Ansatz ist, dass es eine weitgehend sinnlose Art ist, die Raketenleistung zu beeinflussen, da der atmosphärische Widerstand nur einen sehr kleinen Teil der Energiekosten für den Start einer Rakete ausmacht. Eine viel größere Belastung – insbesondere auf einem Planeten mit hohem g – ist der Schwerkraftwiderstand : Im Großen und Ganzen die Energie, die Sie aufwenden müssen, um die bereits gewonnene Höhe aufrechtzuerhalten, während Sie daran arbeiten, höher / schneller zu kommen. Wie immer ist die Raketengleichung hier nicht Ihr Freund.
Der beste Ansatz ist definitiv, so viel Höhe und Geschwindigkeit zu gewinnen (denken Sie daran, dass Raketen die meiste Energie dafür aufwenden, um "seitwärts" Geschwindigkeit zu gewinnen), bevor Sie die Raketenphase beginnen. Den Startplatz auf einen Berg zu legen, ist ein guter Anfang, aber Sie müssen noch mehr tun.
Ein intelligentes Rennen auf einer Welt mit hohem G hätte sicherlich sowohl den Flug leichter als auch schwerer als Luft entdeckt, und die Idee des Fluges mit Raketenantrieb wird ihnen nicht neuer sein als die Idee des Raketenantriebs Raketentechnik. Von Ihrem Startplatz auf dem Berggipfel aus sollten Sie Ihre Startplattform mit einem Ballon so hoch wie möglich in die Atmosphäre heben. Da die Atmosphäre bereits zu 40% aus Wasserstoff besteht, besteht diese darin, einen Zeppelin mit reinem Wasserstoff zu füllen und ihn dann wie einen Heißluftballon aufzuheizen - was könnte schon schiefgehen?! Dies ist eine viel weniger störende Methode, um durch den Großteil der dichten Atmosphäre zu gelangen.
Sobald Sie dort oben sind, sollten Sie Ihre Rakete eher wie ein Segelflugzeug starten und mithilfe von Flügeln so lange wie möglich so viel aerodynamischen Auftrieb wie möglich erzeugen. Da die Schallgeschwindigkeit in Wasserstoff viel höher ist als in terrestrischer Luft, können Sie in diesem Modus viel seitliche Geschwindigkeit erhöhen, bevor es praktischer wird, die Flügel abzuwerfen (oder aus der Atmosphäre zu heben) anstatt sie weiter stärken. Ihre Chemieraketen können dann in den reinen Raketenmodus wechseln, mit einem guten Vorsprung in Höhe und Quergeschwindigkeit. In der Zwischenzeit kann all dieses Uran sinnvoll genutzt werden, um die Heizgeräte mit Strom zu versorgen, die diese berggroße Zeppelin-Startrampe in der Luft halten werden.
Ist diese Art, die Atmosphäre aufzuheizen, realistisch?
Es wird die Atmosphäre gut aufheizen, aber die zurückgelassene Region mit niedrigem Druck und geringer Dichte wird nicht lange anhalten. Sicherlich nicht lange genug, um eine Rakete hindurchzufeuern. Oder zumindest keine Rakete, die überleben musste.
Wenn nicht, was wäre der beste Weg?
Der beste Weg ist, keine chemische Rakete zu verwenden . Ich bin mir nicht sicher, ob Sie viel Glück haben würden, selbst wenn Sie eine Art evakuierte Startröhre im Star-Tram- Stil bauen und Ihre Rakete daraus abschießen würden.
Wenn Sie so bereit sind, Ihre Welt mit Atomwaffen zu zerstören, warum implementieren Sie stattdessen nicht einfach das Projekt Orion ? Viel Schub, hoher Isp, alle zufrieden. Abgesehen von denen, die infolge der Starts an Krebs erkranken. Es wird einfacher sein als die Startröhre, und es ist wahrscheinlicher, dass es auch angesichts Ihres offensichtlichen technischen Niveaus funktioniert.
Bereits in den 1960er Jahren untersuchten einige NASA-Wissenschaftler die Möglichkeit von Raumfahrzeugen, die von relativ kleinen Atombomben angetrieben werden; sie nannten es "Projekt Orion". Die Idee ist, dass das Raumschiff die Atombomben aus einem Loch am Boden des Schiffes abfeuern würde, wo sie explodieren würden; Die Bomben würden als „geformte Ladungs“-Sprengstoffe ausgelegt sein, so dass der größte Teil der Energie der Bombe wieder auf das Raumfahrzeug gerichtet wäre, wo sie auf eine 20 m hohe Stahlplatte treffen würde. Diese Platte wäre mit einem massiven Stoßdämpfersatz verbunden, der wiederum mit dem Rest des Raumfahrzeugs verbunden wäre.
Die Zahlen, die sie dafür berechnet haben, wären, dass eine solche Rakete in der Lage wäre, 6000 Tonnen Fracht (das Gewicht einer ganzen Saturn-5-Rakete) mit einer Tankfüllung zum Mond und zurück zu befördern. Obwohl ich kein Raketenwissenschaftler bin, bin ich mir nicht sicher, wie viel Delta-V eine Rakete übrig hätte, wenn sie von Ihrem fremden Planeten startete, aber ich bin sicher, dass sie dazu in der Lage wären.
Leider machten die internationale Politik und die Spannungen des Kalten Krieges den Bau von Raketen mit nuklearem Impulsantrieb unmöglich, aber das ist möglicherweise nicht der Fall für Ihre Außerirdischen.
Hinweis: Alle anderen Antworten zum Luftwiderstand als völlig vernachlässigbarem Teil des Raketenstarts sind zu 100% richtig. Aber da dies nicht als harte Wissenschaft bezeichnet wird, gilt die Regel der Coolness.
Nuklearwaffen sind beim Verdünnen einer Luftsäule ineffizient, da ein Großteil ihrer Wärme über eine Fläche verteilt wird, die viel größer ist als Ihre Rakete. Blitze sind jedoch sehr gut darin, eine sehr lokalisierte Säule zu erhitzen, die sich vom Boden bis zur Wolkenschicht erstreckt.
Blitze folgen auf natürliche Weise einer Luftsäule, die durch das starke statische Feld in den Wolken ionisiert wird. Eine andere Möglichkeit, die Luft zu ionisieren, ist die Verwendung eines hochintensiven Lasers. Montieren Sie also eine Reihe von Hochleistungslasern um Ihre Startrampe herum, warten Sie auf einen stürmischen, bewölkten Tag, feuern Sie die gesamte Laseranordnung auf einmal ab und heben Sie ab, sobald sich die Turbulenzen der beeindruckenden riesigen Blitzsäule aufgelöst haben.
Wenn Sie wirklich beim „Nuke the Skies“-Konzept bleiben wollten, ionisieren Atomwaffen die Luft definitiv auch ziemlich gut. Anstelle großer Ansammlungen strategischer Megatonnen-Atomwaffen würden Sie eine kleine vertikale Kette taktischer Kilotonnen-Atomwaffen wünschen. Sie könnten das mit den Lasern kombinieren, um eine Eindämmung der Säulen zu erhalten. Also würde eine Zeitlupen-Videoaufnahme Ihres Starts zeigen
1) Eine Abfolge kleiner nuklearer Explosionen beginnt 2) Unmittelbar gefolgt von Hochleistungslasern, die in den Himmel stechen 3) Unmittelbar gefolgt von einer gewaltigen Blitzexplosion 4) Kurze Zeit später gefolgt von Ihrer verbrannten und windgepeitschten Rakete, die in den Himmel stürzt
Ernten Sie zusätzlich zu den chemischen Raketen den Blitzschlag, um Ihrem Fahrzeug mit einem Rail-Gun-Werfer einen ersten Kick zu geben.
Vor einigen Jahren habe ich mir einen Vorschlag angesehen, Flugzeuge zu beschleunigen, indem ein Laser die Luft vor ihnen ionisiert. Dies ist eine extreme Form der Plasma-Aerodynamik, die hauptsächlich mit sanfteren Anflügen getestet wird, aber den gewünschten Effekt haben würde.
Der Trick besteht darin, einen Ultrakurzpulslaser zu verwenden, der im Wesentlichen selbstfokussierend ist, um die erforderliche Intensität mit einem relativ bescheidenen Laser zu erreichen.
Monty Wild