Was ist das größte Delta-V, das jemals im Weltraum aus mechanisch gespeicherter Energie erzeugt wurde?

Die Mathematik hinter dieser Antwort legt nahe, dass das Delta-V, das durch das Werfen eines Objekts von der ISS aus der Hand geliefert wird, zwar kein sofortiges Verlassen der Umlaufbahn und keinen Wiedereintritt in die Atmosphäre bewirken würde, aber dennoch die Periapsis um zehn, wenn nicht hundert Kilometer senken würde (abhängig von der Flexibilität des Raumanzugs).

Ich schlug humorvoll, aber quantitativ vor, dass eine Handschleuder (nicht das gleichnamige Gravitationsmanöver) ausreichen würde.

Wenn Satelliten von ihren oberen Stufen aus eingesetzt werden, sorgt normalerweise eine Art kleiner Impuls dafür, dass die Trennung sauber, gut kontrolliert und sicher ist. Aus den Videos, die ich gesehen habe, liegen die Trenngeschwindigkeiten oft in der Größenordnung von einem Meter pro Sekunde. Ich vermute, dieser Impuls wird oft von Federn oder anderen Geräten erzeugt, die mechanische Energie speichern.

Ich frage mich, ob jemals mechanisch gespeicherte Energie verwendet wurde, um ein wesentlich größeres Delta-V zu erzeugen, vielleicht 5 oder 10 m / s? Mehr?

Frage: Was ist das größte Delta-V, das jemals im Weltraum aus mechanisch gespeicherter Energie erzeugt wurde?

Für die Zwecke dieser Frage würden als komprimiertes Gas gespeicherte Energie oder Phasenwechsel nicht zählen. Die Energiequelle sollte etwas in der Art von Federn oder anderem elastischen Material sein, das unter mechanischer Spannung oder Starrkörperphänomenen gehalten wird. Auch wenn ich in erster Linie an absichtlichen Ereignissen interessiert bin, können auch unbeabsichtigte Ereignisse zutreffen.

Bearbeiten: Da es mehrere Kommentare zur Rotation gibt, sage ich ausdrücklich, dass auch als Starrkörperrotation gespeicherte Energie zulässig ist und zwei (oder sogar wenige) Objekte, die durch eine unter Spannung stehende Linie verbunden sind, als Starrkörperrotation gelten würden Nun, für die Zwecke dieser Frage.

GIF aus Scott Manleys Video The Antares Rocket – NASA’s Less Famous Ride To The Space Station , das ein gespeichertes Energiegerät zeigt, das ein Delta-V zwischen der ersten und zweiten Stufe einer Antares-Rakete vermittelt.

Die Antares-Rakete – die weniger berühmte Fahrt der NASA zur RaumstationGIF

Vielleicht erwägen Sie, die Schleuder auf etwas wie "Katapult" umzustellen, um Verwechslungen mit der Art der Gravitationsunterstützung zu vermeiden?
@Jack fertig, gut gedacht!
Würden Sie so etwas wie ein zerfallendes Schwungrad als „mechanisch gespeicherte Energie“ betrachten?
@SteveLinton Ich hatte nicht über unbeabsichtigte Ereignisse oder auf diese Weise gespeicherte mechanische Energie nachgedacht, aber es scheint nahe genug zu sein. Ich werde den Wortlaut leicht anpassen, aber wenn Sie sich entscheiden, eine Antwort zu posten, sollte es sich um ein echtes, dokumentiertes Ereignis handeln, nicht nur um ein hypothetisches Szenario.
Was ist mit dem Rückstoß einer Weltraumkanone?
@Jack - Ich wollte "Trebuchet" sagen, aber jedem das Seine.
Eine andere ähnliche Verwendung von mechanischen Systemen ist die Spinstabilisierung der Satelliten, sie lösen ein YoYo mit Massen aus, um den Spin zu stabilisieren. Link ansehen Es bietet keine Δ v obwohl!!
@MyTwoCents youtu.be/001IXnp0ogc und youtu.be/HCtNqD-jlPE und siehe Wurde der einstellbare Yo-Yo-Despin getestet oder demonstriert? sowie Wie kann ein Yo-Yo-Despin-Manöver die Rotation umkehren? und auch Wie hat sich die GoFast 2014 Rocket entdreht? Wenn Sie die Rotationsrate (RPM) und den Durchmesser des Raketenkörpers haben, können Sie die Geschwindigkeit erhalten; Mach es, ich denke, es ist eine ausgezeichnete Antwort.
TSS-1R flog mit etwa 10 m/s davon, als sein Halteseil riss; nicht sicher, ob das als "mechanische Energie" zählt oder nicht.
@OrganicMarble sicher, dass es zählt. Zwei Massen, die durch eine unter Spannung stehende Linie verbunden sind, rotieren als ein einziger starrer Körper und speichern Energie. Eine ungeplante Demontage setzt diese gespeicherte Energie frei. Ich werde der Frage eine Rotation hinzufügen, um sie offiziell zu machen.

Antworten (3)

Die Space-Shuttle-Mission STS-75 setzte einen Satelliten an einem 20,7 km langen Seil ein. Als sich der Einsatz bei 19,7 km dem Abschluss näherte, löste sich das Seil (aufgrund einer komplizierten Kette von Ereignissen, die mit Herstellungsfehlern begannen) und der Satellit flog mit einer relativen Geschwindigkeit von ~ 10 m/s davon.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Quelle: Bericht des TSS-1R Mission Failure Investigation Board ; die Abfahrtsrate ist in Absatz 3.2.2.4 erwähnt.

Das ist interessant! Ich sehe die 10 m/s in Abschnitt 3.2.2.4 . Das Diagramm deutet auf einen Halteseileinsatz von ungefähr 1,7 m / s (6 km / h) hin, aber es heißt: "Der aufgerollte Abschnitt bewegte sich mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 3 m / s vom Orbiter weg und erhöhte sich auf 10 m / s, was der war Satelliten-Differenzgeschwindigkeit Das bedeutet, dass es hier wahrscheinlich mindestens eine andere Frage gibt.
Stichwort 07:13(Aufnahme aus Australien!) youtu.be/pQTMliO1JVc?t=433
Das von mir verlinkte Video zeigt es aus der Onboard-Perspektive. Es ist jedoch nur ein Link auf einer NASA-Seite, nicht auf YouTube, daher wurde er nicht eingebettet.
Aus irgendwelchen Gründen habe ich immer Probleme mit ksc.nasa.gov hier , also kann ich das mpg nicht sehen. Ich werde es morgen an anderen Orten versuchen.
~ 10 m/s sind es dann, danke!

Apoll 13

Die verbrauchte S-IVB-Stufe wurde absichtlich auf einen Kollisionskurs zur Mondoberfläche geführt, wo sie eine Geschwindigkeitsänderung von 2,58 km/s durch das erfuhr, was genau als „Festkörperphänomen“ beschrieben werden könnte. Der Zweck der Kollision dieser Stufe mit der Mondoberfläche war nicht nur eine Entsorgungsmethode zur Vermeidung von Weltraumschrott, sondern lieferte einzigartige Kalibrierungssignale für das passive seismische Experiment von Apollo .

Andere Impaktoren

Die S-IVB von Apollo 13 war nicht das einzige Mal, dass eine verbrauchte Oberstufe im Namen der Wissenschaft auf den Mond gestürzt ist, aber sie ist die schnellste, die ich finden konnte. Andere umfassen mehrere der S-IVBs und LMs aus dem Apollo-Programm und den Centaur, der für LRO/LCROSS verwendet wird . Ich konnte keine schnelleren künstlichen Impaktoren finden (ich habe Auswirkungen durch die Atmosphäre ausdrücklich ignoriert, da dies nicht mehr nur starre Körper sind), aber ehrlich gesagt war ich nicht gründlich, da ich nicht das Gefühl habe, dass diese Antwort dem Geist entspricht der Frage, angesichts der im OP bereitgestellten Beispiele. Eine möglicherweise etwas bessere Antwort, die das Problem mit dem Impuls vermeidet, der von einem Himmelskörper kommt, ist die Kollision von Iridium 33 und Kosmos-2251 , die Trümmer erzeugte, die eine Änderung der Geschwindigkeit aufwiesen100 m/s . Dies ist jedoch immer noch keine befriedigende Antwort für mich.

Apoll 14

20 m/s

Es ist vielleicht nicht so beeindruckend wie einige der anderen Lösungen, aber ich finde, dass es am befriedigendsten zu der Art und Weise passt, wie die Aufforderung formuliert wurde.

„Shepard brachte einen Sechs-Eisen-Golfschlägerkopf mit, den er am Griff eines Mondausgrabungswerkzeugs befestigen konnte, und zwei Golfbälle und führte mehrere einhändige Schwünge aus (aufgrund der begrenzten Flexibilität des EVA-Anzugs). Er rief überschwänglich aus dass die zweite Kugel in der geringen Schwerkraft des Mondes "Meilen und Meilen und Meilen" flog, aber später die Entfernung auf 200 bis 400 Yards (180 bis 370 m) schätzte. Wikipedia

Eine schnelle Berechnung der Projektilbewegung ergibt eine Anfangsgeschwindigkeit für den Ball von etwa 20 m/s.

Golf wurde auch vom Shuttle und der ISS aus gespielt, aber das erste war Putten und das zweite war ein absichtlich langsamer Schwung.

Zu Ihrer Information, ich habe gerade gefragt, was der Aufprall mit der höchsten Geschwindigkeit zwischen einem Raumfahrzeug und einem Körper im Sonnensystem ist? Was ist mit einem dedizierten Impaktor (Raumfahrzeugkomponente)? wo ich zwischen Raumfahrzeug-Einschlägen und Impaktor- Einschlägen unterschieden habe. Vielleicht möchten Sie eine Antwort posten, um einen von ihnen anzusprechen.
Wie definieren Sie "Starrkörperphänomene"?
Das Werfen von Gegenständen, das Beschleunigen von Gegenständen mit einem Gummiband würde zählen; das Ausstoßen komprimierter oder heißer Gase, die elektrostatische Beschleunigung des Plasmas würde nicht zählen. en.wikipedia.org/wiki/Rigid_body Ich würde sagen, dass es definitiv zählt, den Aufprall eines Golfschlägers auf einen komprimierbaren Golfball zu nutzen !
Ich mag Ihre Antwort, ich glaube nicht, dass es notwendig ist, sie zu ändern. Ich bin nur der Meinung, dass einige dieser Forschungsergebnisse eine bessere Frage verdienen, also habe ich eine andere Frage gestellt und vorschlage, dass es möglich ist, dass Sie einige dieser Informationen dort auch erneut veröffentlichen möchten.

Zählt pneumatischer Druck zur mechanischen Energie, dann gewinnt mit Abstand der „Schachtdeckel im Weltall“. Im Jahr 1957 wurde eine Atomwaffe am Boden eines Minenschachts gezündet, wobei ein 2.000-Pfund-Schachtdeckel die Oberseite blockierte. Es ist nicht bekannt, ob es aus der Atmosphäre herausgekommen ist oder verdampft wurde, aber wenn es herausgekommen ist, ist es das sich am schnellsten bewegende Objekt, das von der Menschheit geschaffen wurde.

Laut Wikipedia :

Während des Pascal-B-Atomtests wurde eine 900 Kilogramm schwere Stahlplattenkappe (ein Stück Panzerplatte) mit einer Geschwindigkeit von mehr als 66 km / s (41 mi / s) von der Spitze eines Testschachts gesprengt ; 240.000 km/h; 150.000 mph). Vor dem Test hatte der Experimentaldesigner Dr. Brownlee geschätzt, dass die nukleare Explosion in Kombination mit der speziellen Konstruktion des Schafts die Platte auf etwa das Sechsfache der Fluchtgeschwindigkeit der Erde beschleunigen würde.[8] Die Platte wurde nie gefunden, aber Dr. Brownlee glaubt, dass die Platte die Atmosphäre nicht verlassen hat, da sie aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit möglicherweise sogar durch Kompressionserwärmung der Atmosphäre verdampft wurde.

Auch wenn es es nicht geschafft hat – vielleicht war es für kurze Zeit sowieso das sich am schnellsten bewegende von Menschenhand geschaffene Objekt.
Zumindest aus mechanischer Energie und nicht aus elektromagnetischer Energie im LHC.
Gab es tatsächliche Beweise dafür, was passiert ist, oder sind das alles nur theoretische Berechnungen dessen, was hätte passieren können?
@OrganicMarble - es gibt Hinweise, die eine Untergrenze für seine Geschwindigkeit festlegen. Insbesondere wurde eine Hochgeschwindigkeitskamera auf die Stelle gerichtet, an der der Schachtdeckel angebracht war, um seine Bewegung zu verfolgen. Leider hat es den Schachtdeckel nur für einen Frame erfasst, sodass Sie nur eine Untergrenze für seine Geschwindigkeit und nicht eine tatsächliche Geschwindigkeit oder eine Geschwindigkeitsänderung im Laufe der Zeit festlegen können. Der Kanaldeckel wurde nie gefunden, was bedeutet, dass er wahrscheinlich entweder der Erde entkommen ist oder aufgrund des Luftwiderstands verdampft ist.
Die fünfziger Jahre, als man noch von atomgetriebenen Straßenautos träumen konnte. Die Geschwindigkeit von 66 km/s wurde nicht gemessen und die Schätzung könnte sowieso falsch sein.
Wenn Sie den Zwischendruck zählen, zählt so ziemlich jedes Delta-V.
@Uwe Die 66 km/sec sind eine Untergrenze, keine Schätzung. Es gibt keine Schätzung.
@LorenPechtel Aus der zitierten Wikipedia „Eine Hochgeschwindigkeitskamera, die ein Bild pro Millisekunde aufnahm, wurde auf das Bohrloch fokussiert, weil die Untersuchung der Geschwindigkeit der Platte als wissenschaftlich interessant angesehen wurde.[8] Nach der Detonation erschien die Platte nur in einem Rahmen, aber das reichte aus, um seine Geschwindigkeit abzuschätzen."
@Uwe Wikipedia wird nicht von Wissenschaftlern geschrieben. Es reicht aus, eine untere Grenze zu machen, keine Schätzung.
Was ist das größte Delta-V, das jemals im Weltraum aus mechanisch gespeicherter Energie erzeugt wurde?
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