Wie viele Stunden dauert der längstmögliche suborbitale Flug der Erde?

Dieser Kommentar unten Wie lange wird der Weltraumflug Blue Origin New Shepard dauern? sagt (auszugsweise):

Die Worte „suborbitaler Raumflug“ als erste Worte auf der Webseite von Blue Origin für den New Shepard bedeuten, dass die Flüge einige Minuten dauern werden.

Frage: Wie viele Stunden dauert der längstmögliche suborbitale Flug der Erde?

  • kann eine Schätzung (mit Begründung) oder eine einfache Simulation sein
  • vernachlässigen Sie atmosphärische Effekte
  • Verwenden Sie nicht den Mond
  • es ist nicht "unendlich"
  • kein Schummeln! Es sollte nicht treibend sein
Ich vermute, es kommt darauf an, "wie lange die Flugzeit für einen vertikalen Start mit Fluchtgeschwindigkeit - 1 ist".
@Antzi Ich denke nicht, dass das richtig ist, daher der letzte Punkt mit Aufzählungszeichen "es ist nicht 'unendlich'".
Wenn jemand mit entsprechender Autorität einen Bereich definieren würde, in dem eine reine parabolische Flugbahn aufhört, "in der Umlaufbahn" zu sein, dann wäre es nur eine einfache Sache, bis zu diesem Punkt zu beschleunigen und dann die Schwerkraft ihre Arbeit tun zu lassen, um uns zurückzubringen ... Gegeben die durchschnittliche Schwerkraft, wäre es einfach zu beantworten. Aber das impliziert, dass wir uns auf eine Definition einigen können. Da jede Nicht-Fluchtgeschwindigkeitstrajektorie eine Umlaufbahn ist (ob sie die Erdoberfläche abfängt oder nicht) und Suborbital nur eine Umlaufbahn ist, die die Oberfläche schneidet, ist die längste unendlich ... was nicht vernünftig ist antworten.
Können wir also eine zufriedenstellende Definition eines suborbitalen Fluges finden? Sprich, nach LEO und zurück? Nach GEO und zurück? In die Umlaufbahn des Mondes und zurück? In eine Entfernung, wo der Gravitationseinfluss der Sonne den Einfluss der Erde überwindet und zurück?
@Ghedipunk, du bist auf dem Weg zur Antwort! Gehen Sie einfach diesen Gedankengang weiter.
Stellen Sie sich eine sehr exzentrische elliptische Umlaufbahn mit einer Apoapsis vor, die nur geringfügig kleiner ist als der Einflussbereich um die Erde, deren Periapsis die Erde tangiert. Das würde Ihnen alle Parameter geben, die Sie brauchen, um die Flugbahn zu finden, und die Flugzeit wäre einfach die Periode.

Antworten (3)

Wie viele Stunden dauert der längstmögliche suborbitale Flug der Erde?

"Orbit" und damit "Orbital" und "Suborbital" ist ein weiteres dieser Wörter wie "Rakete", deren Definition sich je nach Kontext erheblich ändert. Jede Flugbahn, die unter Gravitationseinfluss steht und nicht von atmosphärischen Einflüssen dominiert wird, kann als „Umlaufbahn“ betrachtet werden, aber hier bei S.SX verstehen wir normalerweise unter „suborbital“ „eine Flugbahn, die aufgrund unvermeidbarer Luftbremsung keine vollständige Umlaufbahn zulässt und /oder Lithobremseffekte".

Der längstmögliche suborbitale Flug nur im Freilauf von der Erde ist also eine elliptische Umlaufbahn, die am Apogäum fast bis an den Rand des Gravitationseinflusses der Erde reicht (selbst ein extrem unscharfes und kontextabhängiges Konzept) und mit a zur Erde zurückkehrt Perigäum niedrig genug, um einen sofortigen Wiedereintritt zu garantieren.

Wikipedia sagt mir, dass die Hill Sphere der Erde bis zu etwa 1,5 Millionen km reicht; Meine Ausbildung und Erfahrung im Kerbal Space Program + Realism Overhaul sagt mir, dass jede erdgebundene Umlaufbahn, die beispielsweise 45 km Höhe erreicht, sofort wieder eintreten wird.

Dieser Orbitalrechner informiert mich, dass die Periode dieser Umlaufbahn 75,3 Tage beträgt. Da wir im Perigäum mit 11 km/s fahren, können wir die Zeit, die für das atmosphärische Ende aufgewendet wird, mehr oder weniger ignorieren; die Periode der vollständigen Umlaufbahn ist fast genau dieselbe wie die Periode des suborbitalen Teils der Flugbahn. Da wir ziemlich nahe an den Rand der Hill Sphere hinausgehen und am Apogäum mit nur 50 m/s dahingleiten, könnten Störungen von anderen Planeten diesen Zeitraum ein wenig verschieben.

Wenn wir die „Zwei-Fünftel-Potenz“-Definition der Einflusssphäre verwenden (ich weiß nicht, ob dies einen besseren Namen hat?), muss das Apogäum näher sein, etwa 0,92 Mkm, für einen Zeitraum von 36,3 Tagen.

Es gibt mit ziemlicher Sicherheit eine Gonzo-Flugbahn, die auf Störungen von Jupiter und Saturn angewiesen ist, um das Raumschiff am äußersten Rand der Erde zu entkommen, bevor es ein Jahr später nach Hause geschickt wird, aber ich beschränke meine Lösung auf die Werkzeuge, die einem Armen zur Verfügung stehen ungefrorener Höhlenmensch-Raketenwissenschaftler.

Bingo! Wenn große Halbachse A ist die Hälfte von 1,5 Millionen Meilen (ca. Hügelkugel bzw. L1, L2; dh aufgrund der Gravitationswirkung der Sonne), dann mit G M = 3.986 × 10 14 M 3 / S 2 , der Zeitraum ist 2 π A 3 / G M das sind 1796 Stunden oder 74,8 Tage. Wenn Sie weiter entfernt sind, sinken Ihre Chancen auf eine freie Rückkehr zur Erde dramatisch. Dies bedeutet nicht, dass Sie garantiert frei zur Erde zurückkehren, nur knapp vor dieser Höhe. Dreikörpereffekte können die Flugbahn immer noch stören, aber dies ist ein guter Schätzer für die maximale praktische Höhe.

Mindestens 23.000 km. Das Sänger Antipoden-Bomber -Konzept:

Schlitten gestartet, auf suborbitale Geschwindigkeit beschleunigt, "überspringt" die obere Atmosphäre

Eugen Saenger konzipierte als Doktorand am Polytechnischen Institut Wien ein geflügeltes Raumflugzeug. Sein Silverbird-Konzept von 1933 sah ein Mach-10-Segelflugzeug vor, das in 160 km Höhe fliegen sollte. ...

Es hätte ein Hyperschall-L / D-Verhältnis von 5,1, eine Höchstgeschwindigkeit von Mach 13 beim Ausbrennen seines Raketenmotors erreichen und dann in einen 5.000 km langen Gleitflug eintreten und eine stabile Mach 3,3-Kreuzfahrt in 50 km Höhe erreichen.

Die letzte Verfeinerung des Designs war sein Bericht von 1944 über den Raketenantrieb für Langstreckenbomber, der ein 28 m langes Raumflugzeug mit einer Spannweite von 15 m und einer Startmasse von 100 Tonnen vorstellte. Das Segelflugzeug würde eine Höchstgeschwindigkeit von 21.800 km/h erreichen und eine Reichweite von 23.400 km haben.

Wow, ein ziemliches Stück Raumfahrtgeschichte!

Laut der Wikipedia-Liste der Flight Endurance Records war der bisher längste ununterbrochene Flug eines Flugzeugs 623:57:00, aufgezeichnet vom 11. Juli bis 8. August 2018, geflogen von einer unbemannten Airbus Zephyr 8-Drohne.

Es war ein Flug, und es wurde keine Umlaufbahn erreicht, also ein suborbitaler Flug.

Dies ist natürlich nicht das theoretische Maximum, sondern das öffentlich bekannte praktische Maximum, das bis zum Verfassen dieser Antwort erreicht wurde.

Mein zweiter Punkt mit Aufzählungszeichen ist "atmosphärische Effekte vernachlässigen", also werde ich sagen, dass Flugzeuge nicht zählen. Wenn man bedenkt, dass es auf dieser Seite um Weltraumforschung geht , kann man davon ausgehen, dass ich nach Raumfahrt frage. Ich werde der Frage jedoch "nicht treibend" hinzufügen, um weitere Zweideutigkeiten zu vermeiden.
@uhoh Wie verlässt man die Erdoberfläche ohne Antrieb? Es muss gleich zu Beginn des Fluges antreibend sein
@uhoh: Sie unterscheiden explizit zwischen dem Begriff "suborbitaler Raumflug ", wenn Sie über New Shepard sprechen, und "suborbitaler Flug " (ohne "Raum"), wenn Sie Ihre Frage formulieren. Was ist dann der Unterschied zwischen den beiden, wenn nicht der "Raum" -Teil?
@uhoh: Was meinst du mit "atmosphärische Effekte vernachlässigen"? Sie haben New Shepard als Beispiel verwendet, aber sowohl der New Shepard-Booster als auch die Crew Capsule hängen zumindest für einen Teil ihres Fluges entscheidend von der Aerodynamik ab: Der Booster hat Gitterflossen und die Kapsel landet unter Fallschirmen.
@uhoh: Können Sie erklären, was Sie mit "nicht treibend" meinen? Sie haben New Shepard als Beispiel verwendet, aber sowohl der Booster als auch die Kapsel haben ein Antriebssystem.
@JörgWMittag Das Raumfahrzeug kann Antriebssysteme an Bord haben, aber die suborbitale Flugphase sollte ballistisch sein. Mit anderen Worten, Sie können keine Solar- oder Kernenergie verwenden, um Superionenmotoren anzutreiben und mit Vortrieb zu schweben, um Ihren Flug zu verlängern. Diese Antwort ist beispielsweise eine Illustration des ballistischen Fluges. 1700+ Stunden im "freien Fall" sind ziemlich lang!
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