In dieser Antwort weist @Hobbes darauf hin, dass Daten des Huygens-Landers auch 2018 noch einen hohen Fluss an Neuveröffentlichungen erzeugen.
Eines davon in den dort verlinkten Suchergebnissen ist: Never-EVER Land – A Titan Flyer Concept . Ich kann die Zusammenfassung lesen, aber ich kann nicht auf die Arbeit zugreifen.
Ich verstehe, dass ein Flieger Zugang zu Messungen hat, die weder von der Oberfläche noch vom Orbit aus durchgeführt werden können. Aber warum sollte es wichtig sein, niemals zu landen oder zumindest mehrere Jahre lang nicht zu landen?
ABSTRAKT:
Der Saturnmond Titan ist möglicherweise einer der lebhaftesten Körper im Sonnensystem und besitzt eine dichte Atmosphäre und Oberflächenseen aus Kohlenwasserstoffen und anderen organischen Chemikalien, was ihn zu einem der größten Ziele in der Weltraumforschung macht. Zu den traditionellen Optionen zur Erforschung des Mondes gehören Teleskope, Orbiter, Lander und Rover, aber es besteht eine Forschungslücke zwischen den Details der Orbiter und landgestützten Fahrzeugen. Um diese Lücke zu schließen, schlägt die Oklahoma State University das Never-EVER Land vor, ein konzeptionelles Flugzeugdesign, das eine lange Dauermission auf Titan fliegen würde, um seine Atmosphäre und Geographie zu analysieren. Die Push-Konfiguration, der elektronische motorgetriebene Propeller und das wissenschaftliche Paket des Flyers werden von einem segmentierten thermoelektrischen modularen radioisotopischen thermoelektrischen Generator (STEM-RTG) angetrieben. Der polyedrische Flügel verwendet ein Tragflächenprofil mit hohem Auftrieb und Luftwiderstand, um die aerodynamische Effizienz zu maximieren. Um Never-EVER Land in eine Trägerrakete zu integrieren, verfügt der Flieger über eine Doppelausleger-Heckkonfiguration, die es dem Leitwerk ermöglicht, über den Rumpf zu gleiten, und klappbare Flügel. Die Materialauswahl ist vorläufig Kohlefaser, Nomex-Waben und auf Titanbasis, mit einer neuen selbstheilenden Haut für Widerstandsfähigkeit und Streifen aus Aluminium oder Kupfer, um Wärme vom STEM-RTG zum Rest des Flyers zu leiten. Die Vorderseite des Rumpfes verfügt über eine integrierte Kommunikations- und Steuereinheit, einen bordeigenen Autopiloten und viel Platz, der für einsatzspezifische Instrumente genutzt werden kann. Belüftungsöffnungen und extern montierte Sensoren können Zugang zur Atmosphäre bieten, und Fenster können so gebaut werden, dass sie eine Sichtlinie bieten. Um Never-EVER Land in eine Trägerrakete zu integrieren, verfügt der Flieger über eine Doppelausleger-Heckkonfiguration, die es dem Leitwerk ermöglicht, über den Rumpf zu gleiten, und klappbare Flügel. Die Materialauswahl ist vorläufig Kohlefaser, Nomex-Waben und auf Titanbasis, mit einer neuen selbstheilenden Haut für Widerstandsfähigkeit und Streifen aus Aluminium oder Kupfer, um Wärme vom STEM-RTG zum Rest des Flyers zu leiten. Die Vorderseite des Rumpfes verfügt über eine integrierte Kommunikations- und Steuereinheit, einen bordeigenen Autopiloten und viel Platz, der für einsatzspezifische Instrumente genutzt werden kann. Belüftungsöffnungen und extern montierte Sensoren können Zugang zur Atmosphäre bieten, und Fenster können so gebaut werden, dass sie eine Sichtlinie bieten. Um Never-EVER Land in eine Trägerrakete zu integrieren, verfügt der Flieger über eine Doppelausleger-Heckkonfiguration, die es dem Leitwerk ermöglicht, über den Rumpf zu gleiten, und klappbare Flügel. Die Materialauswahl ist vorläufig Kohlefaser, Nomex-Waben und auf Titanbasis, mit einer neuen selbstheilenden Haut für Widerstandsfähigkeit und Streifen aus Aluminium oder Kupfer, um Wärme vom STEM-RTG zum Rest des Flyers zu leiten. Die Vorderseite des Rumpfes verfügt über eine integrierte Kommunikations- und Steuereinheit, einen bordeigenen Autopiloten und viel Platz, der für einsatzspezifische Instrumente genutzt werden kann. Belüftungsöffnungen und extern montierte Sensoren können Zugang zur Atmosphäre bieten, und Fenster können so gebaut werden, dass sie eine Sichtlinie bieten. Der Flieger hat eine Doppelausleger-Heckkonfiguration, mit der das Leitwerk über den Rumpf gleiten kann, und klappbare Flügel. Die Materialauswahl ist vorläufig Kohlefaser, Nomex-Waben und auf Titanbasis, mit einer neuen selbstheilenden Haut für Widerstandsfähigkeit und Streifen aus Aluminium oder Kupfer, um Wärme vom STEM-RTG zum Rest des Flyers zu leiten. Die Vorderseite des Rumpfes verfügt über eine integrierte Kommunikations- und Steuereinheit, einen bordeigenen Autopiloten und viel Platz, der für einsatzspezifische Instrumente genutzt werden kann. Belüftungsöffnungen und extern montierte Sensoren können Zugang zur Atmosphäre bieten, und Fenster können so gebaut werden, dass sie eine Sichtlinie bieten. Der Flieger hat eine Doppelausleger-Heckkonfiguration, mit der das Leitwerk über den Rumpf gleiten kann, und klappbare Flügel. Die Materialauswahl ist vorläufig Kohlefaser, Nomex-Waben und auf Titanbasis, mit einer neuen selbstheilenden Haut für Widerstandsfähigkeit und Streifen aus Aluminium oder Kupfer, um Wärme vom STEM-RTG zum Rest des Flyers zu leiten. Die Vorderseite des Rumpfes verfügt über eine integrierte Kommunikations- und Steuereinheit, einen bordeigenen Autopiloten und viel Platz, der für einsatzspezifische Instrumente genutzt werden kann. Belüftungsöffnungen und extern montierte Sensoren können Zugang zur Atmosphäre bieten, und Fenster können so gebaut werden, dass sie eine Sichtlinie bieten. mit einer neuen selbstheilenden Haut für Widerstandsfähigkeit und Streifen aus Aluminium oder Kupfer, um die Wärme vom STEM-RTG zum Rest des Flyers zu leiten. Die Vorderseite des Rumpfes verfügt über eine integrierte Kommunikations- und Steuereinheit, einen bordeigenen Autopiloten und viel Platz, der für einsatzspezifische Instrumente genutzt werden kann. Belüftungsöffnungen und extern montierte Sensoren können Zugang zur Atmosphäre bieten, und Fenster können so gebaut werden, dass sie eine Sichtlinie bieten. mit einer neuen selbstheilenden Haut für Widerstandsfähigkeit und Streifen aus Aluminium oder Kupfer, um die Wärme vom STEM-RTG zum Rest des Flyers zu leiten. Die Vorderseite des Rumpfes verfügt über eine integrierte Kommunikations- und Steuereinheit, einen bordeigenen Autopiloten und viel Platz, der für einsatzspezifische Instrumente genutzt werden kann. Belüftungsöffnungen und extern montierte Sensoren können Zugang zur Atmosphäre bieten, und Fenster können so gebaut werden, dass sie eine Sichtlinie bieten.Unter idealen Bedingungen wird Never-EVER Land voraussichtlich 2 bis 3 Jahre lang fliegen, bevor es in einen See oder eine flache Oberfläche auf der Oberfläche von Titan gleitet . (Betonung hinzugefügt)
Denn wenn es jemals landet, wird es nie wieder abheben. Der letzte Satz des Abstracts bezieht sich auf das „Eingleiten in“ einen See oder eine flache Oberfläche, aber eine andere Art, dies zu beschreiben, wäre „aufprallen“.
Flugzeuge benötigen zum Landen eine Fläche, die frei von Hindernissen ist. Auf Titan wird das nicht passieren, da ist niemand, der die Steine aus dem Weg räumt. Sie neigen auch dazu, zu Zwecken wie dem Be- oder Entladen von Passagieren oder Fracht, dem Auftanken oder der Durchführung von Wartungsarbeiten zu landen, was auf Titan nicht zutrifft. Wie JCRM feststellte, wird es folglich nicht zum Landen gebaut, also kein Fahrwerk oder ähnliches - diese Masse wird besser für etwas anderes verwendet.
Ich werde JCRM widersprechen, indem ich vorschlage, dass der Name eine Anspielung auf Never Never Land aus den Peter-Pan-Geschichten ist.
Wie zuvor angemerkt, neigen Landegestelle, insbesondere für weiche oder relativ raue Oberflächen, dazu, schwer zu sein, und die Masse ist hoch im Kurs. Dazu später mehr.
Aber es gibt noch einen weiteren guten Grund, in der Luft zu bleiben, insbesondere wenn das Fahrzeug mit mehr als ~12 m/s fliegen kann, was der äquatorialen Rotationsgeschwindigkeit von Titan (11,744 m/s) entspricht: Sie können auf der erdzugewandten Seite von Titan bleiben, So können Sie in Funkkontakt bleiben, wertvolle Daten herunterladen und Befehle weiterleiten. Wenn Sie das nicht tun und kein Relais-Raumschiff (wie einen Orbiter) haben, dann sind Sie im Durchschnitt für etwas mehr als die Hälfte der ~16-tägigen Rotationsperiode von Titan ohne Kontakt: keine Daten-Downlinks und keine Befehls-Uplinks .
Missionen, die den PI-geführten Missionsprogrammen der NASA (wie Discovery und New Frontiers) vorgeschlagen werden, arbeiten unter Kostenobergrenzen, und zwei Flugelemente, das Flugzeug + Einstiegsfahrzeug ("Hitzeschild") und einen Orbiter, sind weitaus teurer als ein Flugzeuge, die Direct-to-Earth (DTE)-Telekommunikation verwenden. Wenn Sie die Rechnung für ein Relais-Raumschiff bezahlen, kommt dieses Geld aus dem Geld, das Sie für das Flugzeug haben: In einem kostenbeschränkten Programm ist es ein Nullsummenspiel. Die Kosten für einen Orbiter würden das Budget des Flugzeugs stark belasten, möglicherweise genug, um das, was übrig bleibt, nicht ausreichen zu lassen, um ein richtiges, risikoarmes Flugzeug mit wissenschaftlichem Nutzen zu bauen, der die Kosten wert ist. Und wenn Sie auch keine langen Zeiträume (mehr als 8 Tage) ohne Kommunikation wünschen, dann ist DTE der richtige Weg.
Abhängig von Flugzeuggröße, Masse, Auftriebswiderstandsverhältnis (L/D) und verfügbarer Antriebsleistung können 12 m/s schneller sein, als das Flugzeug aufrechterhalten kann. Wenn ja, können Sie es in höheren Breiten fliegen lassen, wo die Rotationsrate langsamer ist. Das bedeutet nicht, dass Sie niemals in die Nähe des Äquators kommen können.
Angenommen, das Flugzeug kann beispielsweise eine Fluggeschwindigkeit von 9 m/s beibehalten. Sie könnten beispielsweise auf dem 60. Breitengrad fliegen, wo die Rotationsgeschwindigkeit von Titan etwas weniger als 6 m / s beträgt, sodass Sie der Rotation entkommen können. Fliegen Sie auf diesem Breitengrad westwärts in die Nähe von Titans erdnahem (aufgrund der Rotation) Glied. Von dort aus können Sie äquatorwärts bis zum 45. Breitengrad fliegen, angewinkelt, um die Position nahe der Extremitäten in Bezug auf die Erdrichtung beizubehalten. Die Rotationsgeschwindigkeit beträgt dort nur 8,3 m/s, also können Sie das mit einem 9-m/s-Fahrzeug machen. Wenden Sie sich dann direkt dem Äquator zu und fliegen Sie hin und zurück mit 9 m/s, was ungefähr 4,7 Tage dauert, sodass Sie wieder auf dem 45. Breitengrad sind, wo Sie der Rotation wieder entkommen können, lange bevor die Rotation Sie über das Gegenteil hinausführt ( zurückweichendes) Glied. Wenn Sie möchten, können Sie sich ein paar Tage in der Äquatorzone aufhalten und trotzdem sicher sein.
Planetarische Zonenwinde (die parallel zu den Breitengraden verlaufen) können die Zahlen etwas verändern, aber Winde in geringer Höhe auf Titan sind ziemlich langsam, nur 0,5-1 m/s an der Oberfläche (Diagramm „Windgeschwindigkeiten aus DISR-Bildern“ von a Naturpapier ) und <2 m/s unterhalb einer Höhe von ~10 km . Dies würde das spezifische Timing, aber nicht die Machbarkeit eines solchen Äquatorstrichs beeinflussen.
OK, Massenprobleme. Die einzige Radioisotopen-Stromquelle (RPS) im aktuellen – oder sogar angedachten – weltraumtauglichen Katalog, die in einer Atmosphäre arbeiten kann, ist das MMRTG der NASA/DoE oder sein Nachfolger, das eMMRTG . Seine spezifische Leistung – erzeugte elektrische Leistung pro Kilogramm Masse – ist wirklich niedrig, weniger als 2 W/kg nach der 10-13-jährigen Reise von der Betankung des MMRTG bis Titan. Ein erheblicher Bruchteil der Masse des Flugzeugs ist die Masse dieser Stromversorgung, so dass die Aufnahme eines weiteren nicht zu vernachlässigenden Bruchteils der verbleibenden Masse mit einem Fahrwerk anstelle von wissenschaftlichen Instrumenten oder einem kräftigen Funkleistungsverstärker (für mehr zur Erde zurückgesendete Daten) nicht der Fall ist den Weg, den ein Hauptermittler gehen möchte.
Fazit: Bleiben Sie in der Luft .
Chris
Steve Linton
äh
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Organischer Marmor