Wie praktisch wäre ein Luftschiff wie ein Raumschiff?

Dies ist ein guter Weg, um an den „Rand des Weltraums“ zu gelangen.

Dies ist ein schrecklicher Weg, um in die Umlaufbahn zu gelangen oder beim Wiedereintritt zu verlangsamen.

Erstens: an den Rand des Weltraums gelangen. Wetterballons verwenden diesen Trick ständig. Man füllt einen entsprechend leichten Ballon mit Helium und lässt sich durch den Unterschied der Schiffsdichte zur Luftdichte an den Rand der Atmosphäre hinaustragen. Der Trick dabei ist, das Gewicht zu minimieren, denn jedes bisschen Gewicht ist ein bisschen mehr Dichte, was einem langen Weg davon entfernt ist, aus der Atmosphäre herauszukommen. Wenn Sie jedoch einen ausreichend großen, ausreichend leichten und ausreichend starken Ballon haben, können Sie Ihren Ballon theoretisch groß genug machen, um fast zu entkommen

Übrigens muss Ihr Ballon wahrscheinlich hauchdünn sein, also sind Sie bei starkem Wind tot.

Jetzt stoßen wir auf das erste wirklich große Problem, nämlich dass der Weltraum keine Umlaufbahn ist. Um zu kreisen, muss man sehr, sehr schnell seitwärts fliegen, und dazu braucht man Treibstoff. Das Problem ist, dass der Treibstoff schwer ist, wodurch Ihr Ballon tief genug in der Atmosphäre bleibt, damit jeder Beschleunigungsversuch Ihren Ballon zerreißt.

Und du bist tot.

Sie denken vielleicht, dass das Einziehen des Ballons helfen wird, aber in der Zeit, in der Sie den Ballon einziehen, müssen Sie Treibstoff verbrennen, um in der Luft zu bleiben, und wenn Sie das tun, ist es besser, einfach das Extra zu laden tanken, während Sie am Boden sind, damit Sie gleichzeitig seitwärts und nach oben fahren können. Wenn Sie die Tankstellenhaltung nicht verbrennen, fallen Sie mit angeschlossenem Raketenverstärker in die Atmosphäre zurück, was bestenfalls ineffizient ist. Im schlimmsten Fall bist du tot.

Aber nehmen wir an, dass wir stattdessen wieder eintreten. Das bedeutet, zu versuchen, wirklich ziemlich schnell zu bremsen, selbst nach dem anfänglich sengenden Wiedereintritt. Ein leichter und dünner Heliumballon reicht nicht aus. Ein schwerer Fallschirm würde es tun, aber was ist der Sinn des Heliumballons, wenn Sie den Fallschirm entfaltet haben? Vielleicht eine kontrolliertere Landung?

Nun, wenn Sie Ihre Flugbahn auf dem Weg nach unten nicht genau kontrollieren können, werden Sie wahrscheinlich von nahe gelegenen Wettersystemen aufgegriffen, die Ihren Ballon in eine Reihe gefährlicher Situationen bringen könnten.

Ich lasse Sie dort das Worst-Case-Szenario ausfüllen.

NACHTRAG: Dies könnte als erster Teil eines zweistufigen Systems funktionieren, wenn ein großes Luftschiff verwendet würde, um eine Rakete den größten Teil nach oben zu bringen. Das Problem bleibt, dass es viel schwieriger ist, in den Orbit zu gelangen als in den Weltraum, aber vielleicht könnten Sie einige der aerodynamischen Überlegungen von der Rakete nehmen.

Der Versuch, einen Orbiter auf einem Luftschiff zu landen, ist jedoch wahrscheinlich eine schreckliche Idee.

"Airship to orbit" ist ein aktuelles privates Projekt, das vom US-Militär nicht so gut finanziert wird. Wiki-Link . Sie tun es in mehreren Stufen, aber die Idee ist die gleiche. Die geringe Finanzierung spiegelt eigentlich die hohe Wahrscheinlichkeit wider, dass die Idee nicht funktionieren wird. Aber wenn die Idee funktioniert, wird sie höchstwahrscheinlich billiger sein als aktuelle Raketen. Und das US-Militär unterstützt tatsächlich die Idee, eine billige Weltraumüberwachung zu haben und keine niedrige Erdumlaufbahn zu erreichen. Aber der Gründer glaubt fest an die Idee.

Die größte Herausforderung des Projekts, wie von den Kritikern angegeben, ist die Beschleunigung von niedriger Geschwindigkeit auf Umlaufgeschwindigkeit. Der Atmosphärenwiderstand sollte zu hoch sein. Aber wenn man bedenkt, dass kein Objekt in dieser Höhe fliegt und es daher wenig Daten gibt, um zu sagen, wie sich Objekte in dieser Umgebung verhalten, ist die Frage ein aktuelles Forschungsgebiet des Teams. Höhe ist kein Problem. Das Team hält bereits Rekorde für die höchste Ballonfahrt. Und mit einem zweistufigen System wird das zweite Luftschiff in einer Umgebung betrieben, in der keine Winde existieren, und es wird einen viel niedrigeren Druck haben, der es ihm ermöglicht, viel höher zu fliegen. Und höher bedeutet weniger Luftwiderstand.

Am Ende weiß also niemand, ob die Idee funktioniert, aber eine geringe Finanzierung deutet auf eine geringe Erfolgswahrscheinlichkeit hin.

Und es würde Tage dauern, um die Umlaufbahn zu erreichen, daher ist die Technologie für Menschen weniger relevant, aber besser für Fracht geeignet.

Ich denke, so etwas könnte mit ein paar kleinen Änderungen funktionieren. Die erste Änderung, die ich vornehmen würde, besteht darin, Wasserstoff anstelle von Helium zu verwenden, da es viel billiger, erneuerbar und etwas effizienter ist, und auf einige weitere Gründe werde ich später in der Antwort eingehen. Zweitens bezweifle ich, dass ein Luftschiff Umlaufgeschwindigkeiten erreichen kann Dafür kompensieren wir einen Skyhook ( https://en.wikipedia.org/wiki/Skyhook_%28structure%29 oder https://www.youtube.com/watch?v=TlpFzn_Y-F0 ) 3. Ich würde mir das wünschen Lassen Sie das Luftschiff ein Skelett haben, damit es nicht nur ein Druckballon ist, sondern eher wie ein Zeppelin, und viertens müssen wir sicherstellen, dass das, was Sie von einem Luftschiff halten, viel größer ist als jedes Luftschiff, das Sie jemals zuvor gesehen haben ist eine der ganz wenigen Fragen, bei der das Quadratwürfelgesetz zu unseren Gunsten ist

Der Einfachheit halber gehe ich also davon aus, dass das "Luftschiff" ein Zylinder mit einer Länge von 1 km und einem Radius von 100 m ist. Dies ergibt ein Innenvolumen von 31.400.000 m ^ 3, das 3,140000 e + 9 l Wasserstoff aufnehmen kann (entsprechend dieser Rechner http://www.metric-conversions.org/volume/cubic-meters-to-liters.htm ), was bedeutet, dass Ihr Blimp 282600000 kg Wasserstoff enthält (vorausgesetzt, das ist ungefähr das, was ich will https://answers.yahoo.com /question/index?qid=20110201223956AAg5mcP )

Ich gehe davon aus, dass Sie Ihr Luftschiff so konstruieren, dass es sich ähnlich wie ein Wetterballon verhält (aber mit einer Hülle, die nicht platzt, da Sie im Vergleich zur Oberfläche der Hülle viel mehr Traggas haben) und eine Höhe erreichen kann von 20-40 km und dabei nichts als schwebend tun. Das ist jetzt der andere Grund, warum ich auf Wasserstoff umsteigen wollte, weil Sie 282,6 Mg Wasserstoff haben, der als Raketentreibstoff verwendet werden kann, und vorausgesetzt, Sie können diesen Treibstoff aus Ihrer Luftschiffhülle pumpen und entweder Sauerstoff aus der Atmosphäre holen oder haben Oxidationsmittel an Bord als Nutzlast können Sie diesen Wasserstoff für Schub verwenden. Jetzt werden Sie wahrscheinlich nicht den gleichen Schub bekommen wie eine Rakete, da Sie gasförmigen und nicht flüssigen Wasserstoff verwenden, aber ich ' Ich gehe davon aus, dass Sie in einer Höhe, die höher ist als Wetterballons normalerweise erreichen, ein Mehrfaches der Schallgeschwindigkeit erreichen können. Es ist jedoch erwähnenswert, dass die Vorderseite Ihres Luftschiffs dem Luftwiderstand bei diesen Geschwindigkeiten standhalten muss, sodass Sie wahrscheinlich eine starre Schicht auf der Vorderseite haben würden, um sich Ihren Weg durch die Luft zu bahnen, was das Massenbudget für Ihre Fracht verringern würde tragen könnte, da das Material auf der Vorderseite schwer sein wird

Sobald Sie auf Hochtouren sind und sich in großer Höhe befinden, werden Sie vom Himmelshaken süchtig, der Ihnen zwei Möglichkeiten lässt: Haken Sie Ihre Fracht ein und lassen Sie sie in den Weltraum heben, während Ihre Luftschiffhülle zum Boden zurückkehrt, um eine neue Ladung aufzunehmen Fracht oder der Himmelshaken hebt das gesamte Luftschiff an und Sie verwenden den ganzen Wasserstoff im Weltraum für so etwas wie Kaltgasdüsen.

Herzlichen Glückwunsch, Sie haben ein Luftschiff (oder etwas Ähnliches) in den Weltraum gebracht

Was den Wiedereintritt anbelangt, hätten Sie eine große Oberfläche, die wie ein Fallschirm wirkt. Angenommen, Sie können die starre Nase Ihres Luftschiffs vor sich halten, könnten Sie wahrscheinlich relativ schnell wieder eintreten und langsamer werden, wenn Sie wie ein riesiger Fallschirm wirken. Wenn Sie jedoch seitwärts oder rückwärts aus dem Orbit gehen, bezweifle ich, dass die Hülle Ihres Luftschiffs der Belastung standhalten und auseinanderreißen würde, obwohl sie, solange sie alle befestigt bleiben, immer noch wie Fallschirme wirken könnten

Randnotizen:

Bei diesem Design dehnt sich die Gashülle in größeren Höhen nicht viel aus, sondern verbrennt stattdessen den Wasserstoff, um sich selbst nach oben zu treiben

Angenommen, es hat ein ähnliches Verhältnis von Nutzlast zu Volumen wie der größte Ballon, der hier erhältlich ist https://www.scientificsonline.com/product/professional-weather-balloon Nach meiner Mathematik würde es eine Nutzlast von etwa 70.000 kg tragen, eine Menge davon würde wahrscheinlich durch das Hinzufügen von Strukturen, Zapfsäulen, Raketen und anderer notwendiger Ausrüstung gefressen werden

Und als Haftungsausschluss bin ich in keinem dieser Bereiche erfahren, was hoffentlich aus meinen zahlreichen Links deutlich wird. Wenn ich einen Fehler gemacht habe, lassen Sie es mich bitte wissen.