Welche planetarischen Bedingungen würden den Flug sowohl für leichter als Luft als auch für schwerer als Flugzeuge am einfachsten machen?

Welche planetarischen Bedingungen würden den Flug für leichter als Luft und schwerer als Flugzeug zusammen am einfachsten machen?

Der Planet ist erdähnlich und bewohnbar, aber die Bedingungen können innerhalb dieser Einschränkungen angepasst werden. Die Atmosphäre sollte in der Lage sein, menschliches Leben zu erhalten.

Mit am einfachsten meine ich die Fähigkeit, das meiste Gewicht vom Boden zu tragen

Diese Frage sieht ziemlich weit gefasst aus, da Sie in Ihrem ersten Satz nach drei Szenarien fragen: 1) am einfachsten für leichter als Luft, ") am einfachsten für schwerer als ar, 3) einfacher (wenn auch nicht unbedingt am einfachsten) für leichtere und schwerere Luft. Bitte Bearbeiten Sie dies, um sich auf ein Szenario zu konzentrieren.Ich stimme dafür, diese Frage zurückzustellen, bis Sie sie auf ein Szenario konzentrieren.Sie können immer ein wenig auf Feedback warten und dann eine andere Frage mit einem anderen Szenario stellen.
@Secespitus Ein fairer Punkt. Ich habe die Frage entsprechend eingeschränkt
Ich habe das Tag [atmosphere] durch [flight] ersetzt, da es hier nicht wirklich um die Atmosphäre selbst geht, sondern um Aktivitäten (Flug), die in der Atmosphäre stattfinden und welche Bedingungen sich für diese Aktivitäten anbieten. (Beachten Sie, dass [Flug] speziell für Flüge innerhalb einer Atmosphäre gedacht ist.) Daher ist Fachwissen über das Fliegen eher hilfreich als Fachwissen über Atmosphären und atmosphärische Zusammensetzung. Fühlen Sie sich frei, zurückzugehen oder weiter zu bearbeiten , wenn Sie nicht einverstanden sind.
Ein Planet mit weniger Schwerkraft als die Erde, aber ähnlichem atmosphärischem Druck (oder sogar höher) würde Flugzeuge sowohl leichter als Luft als auch schwerer als Luft machen. Die Atmosphäre würde Flugzeugen, die leichter als Luft sind, einen ähnlichen Auftrieb verleihen und Flugzeugen, die schwerer als Luft sind, einen ähnlichen Abwindeffekt verleihen. Außerdem hätte es wahrscheinlich eine kleinere Troposphäre, die es Flugzeugen ermöglicht, in geringeren Höhen als hier auf der Erde mit maximaler Effizienz zu fliegen. Das Erreichen ähnlicher Drücke bei geringerer Schwerkraft bedeutet jedoch die Verwendung einer anderen Gasmischung als hier, daher mache ich mir große Sorgen um die Bewohnbarkeit dieses Planeten.
@MichaelKjörling stimmte einer viel besseren Wahl zu
@Rekesoft Ein Planet mit weniger Schwerkraft würde vermutlich schwerer als Flugreisen erleichtern, aber hätte es Auswirkungen auf leichter als Flugreisen, da es weniger Auftrieb UND weniger Gewicht gibt?
@Rekesoft Argon ist inert und um einiges schwerer als (etwa 2,5-mal so schwer wie) Stickstoff. Xenon ist ein weiterer Kandidat mit fast dem zehnfachen Atomgewicht von Stickstoff. Sie könnten wahrscheinlich einen ziemlich viel höheren atmosphärischen Druck erreichen, indem Sie den Stickstoff der Erde durch einen dieser beiden ersetzen, ohne die Bewohnbarkeit für typische sauerstoffatmende Kreaturen wie Menschen wesentlich zu beeinträchtigen. Die Beschaffung der Gase ist ein ganz anderes Thema, und ihre Auswirkungen auf andere Teile des Ökosystems müssen noch diskutiert werden.
Ja stimmt, obwohl Xenon leider auch ein Anästhetikum ist anesthesiology.pubs.asahq.org/article.aspx?articleid=1945725
Einfacher definieren. Die Erhöhung des Drucks sollte die Gesamtleistung von Luftschiffen verbessern und das nutzbare Gewicht von Fahrzeugen, die schwerer als Flugzeuge sind, verbessern, hat aber gleichzeitig einen negativen Einfluss auf die Höchstgeschwindigkeit. Unterschallfahrzeuge sind aufgrund der höheren Schallgeschwindigkeit schneller, aber sowohl Unterschall- als auch Überschallfahrzeuge verbrauchen mehr Kraftstoff als terrestrische, um eine bestimmte Geschwindigkeit zu erreichen (mit der einzigen Ausnahme der Lücke zwischen Schallgeschwindigkeiten).
@MichaelKjörling Ja, und deshalb habe ich einen Kommentar gepostet, anstatt zu antworten. Ich weiß nicht genug über das Thema, um zu sagen, welche Auswirkungen 78 % Xenon, 20 % Sauerstoff, 2 % CO2 und andere auf das Ökosystem haben könnten. Nur weil man eine Zeit lang in einem Argon/Sauerstoff-Gemisch atmen kann, heißt das noch lange nicht, dass eine solche Atmosphäre einen Planeten bewohnbar machen würde.
Eigentlich ist dieses ganze Gerede über Gasgemische völlig falsch. Der Druck hängt nicht nur von der Schwerkraft ab, die Menge (Gesamtmasse) der Gase ist hier ein wichtigerer Faktor. Sie können problemlos die gleiche Schwerkraft und einen viel höheren Druck mit der gleichen Fraktionszusammensetzung haben.
bearbeitet am einfachsten bedeutet, das meiste Gewicht vom Boden zu tragen
Falls Sie sich Sorgen um die atmosphärische Stabilität machen ( en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_escape ), tun Sie es nicht. Die Venus hat einen über 90-mal höheren Druck (und nur ~90% der Schwerkraft der Erde), und atmosphärisches Entweichen erfolgt dort aufgrund eines fehlenden Magnetfelds und nicht aufgrund thermischer/hydrodynamischer Prozesse. Sie könnten den Erddruck wahrscheinlich 1000-mal erhöhen, ohne sich Gedanken über atmosphärisches Entweichen machen zu müssen, was die atmosphärische Zusammensetzung instabil macht - Sie müssten jedoch die Umlaufbahn anpassen, da eine solche Erhöhung eine höhere Oberflächentemperatur verursachen würde und DAS ein thermisches / hydrodynamisches Entweichen auslösen könnte ...
... in der Tat würde etwa eine Verdoppelung der Erdoberflächentemperatur zu einem Wasserverlust durch thermisches Entweichen führen.

Antworten (2)

Hohe atmosphärische Dichte

Wie in den Kommentaren von @MI ech ausgeführt, haben Schwerkraft und Gasmischung wenig damit zu tun.

Schwerer als Flugzeuge, wie Flugzeuge und Hubschrauber, verlassen sich auf den Auftrieb, um vom Boden abzuheben und in der Luft zu bleiben. Auftrieb wird erzeugt, indem ein Unterschied zwischen dem Luftdruck über der Auftriebsfläche (Flügel) und dem Luftdruck unter der Auftriebsfläche erzeugt wird. Wenn also der Luftdruck über dem Flügel niedriger ist als der unter dem Flügel, kann sich das Fahrzeug nach oben bewegen. Weitere Informationen finden Sie im Wikipedia-Eintrag zum Thema Aufzug.

Eine Erhöhung der atmosphärischen Dichte würde einen höheren Standarddruck erzeugen und es daher für ein Fahrzeug, das schwerer als Luft ist, einfacher machen, die erforderliche Druckdifferenz für den Start zu erzeugen. Übrigens ist dies die gleiche Situation (aber umgekehrt), die erfordert, dass hypothetische Marsflugzeuge leicht mit großen Flügeln sind.

Bei Fahrzeugen, die leichter als Flugzeuge sind, wie Luftschiffe usw., wird dieses Problem außerordentlich einfach. Leichter-als-Luft-Fahrzeuge beruhen auf dem gleichen Auftriebsprinzip wie Boote: Durch Einbringen eines großen Volumens mit einer geringeren Dichte als das Medium (Luft oder Wasser) können Sie die durchschnittliche Dichte des Fahrzeugs verringern und es schwimmt. In einer Situation, in der die Umgebungsluft dichter ist, bedeutet dies wiederum, dass es einfacher ist, ein Volumen geringerer Dichte zu erzeugen und abzuheben.

Dies setzt natürlich voraus, dass a) Schwerkraft in der Größenordnung von 1 G (unterschiedliche Schwerkraft hat andere Auswirkungen auf diese Kräfte) und b) handgewellte Sci-Fi-Technologien wie Trägheitsdämpfer oder Anti-Schwerkraft keine Optionen sind.

Ich möchte diesen Teil aus einem What If-XKCD-Artikel über Flüge auf verschiedenen Planeten hinzufügen: „Wenn es ums Fliegen geht, könnte Titan besser sein als die Erde. Seine Atmosphäre ist dick, aber seine Schwerkraft ist leicht, was ihm einen Oberflächendruck von nur 50 verleiht % höher als die der Erde mit viermal so dichter Luft. Seine Schwerkraft – niedriger als die des Mondes – bedeutet, dass das Fliegen einfach ist. Unsere Cessna könnte mit Tretkraft in die Luft kommen.“ what-if.xkcd.com/30
Dies hat tatsächlich Nachteile für geflügelte Flugzeuge; Ja, eine höhere Dichte erzeugt mehr Auftrieb bei gleicher Geschwindigkeit, aber eine höhere Dichte erzeugt mehr Luftwiderstand, wodurch mehr Energie benötigt wird, um dieselbe Geschwindigkeit zu erreichen. Es wäre also großartig für Luftschiffe und andere leichtere als Flugzeuge, aber eine Art gemischte Tüte für geflügelte Flugzeuge.
Manche Dinge sind ein bisschen daneben. Der Auftrieb wird nicht vollständig durch das Luftdifferential an den Flügeln erzeugt. Ein höherer atmosphärischer Druck würde die Druckdifferenz nicht verringern. Sie könnten damit meinen, dass die erforderliche Druckdifferenz einen geringeren Prozentsatz des Gesamtdrucks ausmacht.

Der Mond Titan in unserem eigenen Sonnensystem scheint die richtigen Flugbedingungen zu haben, ein relativ niedriges Gravitationsfeld und eine dichte Atmosphäre (die Oberflächengravitation beträgt nur 0,14 g, während der Atmosphärendruck 1,45 atm beträgt).

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Echtfarbenbild von Titan

Dies bedeutet, dass zum Abheben sehr wenig Energie benötigt wird (unabhängig davon, welche Art von Motor Sie verwenden), und die dichte Atmosphäre würde die Verdrängung durch ein LTA-Flugzeug erleichtern, während gleichzeitig weniger Oberfläche zum Arbeiten von Auftriebsflächen wie Flügeln oder Rotoren benötigt wird . Tatsächlich scheint es für Menschen möglich zu sein, auf Titan zu fliegen, indem sie einfach Flügel an ihre Raumanzüge schnallen und wie verrückt davonflattern.

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Wingsuit

Eine kleine Drohne wurde entwickelt, um eine wissenschaftliche Mission in Titan zu fliegen, und Sie können die geringe relative Größe der Flügel im Vergleich zum Rumpf sehen.

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Aviatr-Sondenkonzept

Im Allgemeinen ermöglicht Ihnen jeder Ort mit geringer Schwerkraft, weniger Energie zum Fliegen zu verbrauchen, während eine dichte Atmosphäre mehr Verdrängung oder Auftrieb für den Motorflug bietet. Titan ist wahrscheinlich ungewöhnlich, weil es beides kombiniert, aber die extremen Bedingungen und die Kälte, die diese Bedingungen ermöglichen, können wahrscheinlich in den Monden von Gasriesen in anderen Sonnensystemen repliziert werden.

Welche planetarischen Bedingungen würden den Flug sowohl für leichter als Luft als auch für schwerer als Flugzeuge am einfachsten machen?
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