Wo finde ich Daten für atmosphärische Dichte vs. Höhe?

Ich suche nach Informationen über die atmosphärische Dichte in der Erdumlaufbahn. Alle Tabellen und Grafiken zur atmosphärischen Dichte, die ich gefunden habe, gehen nicht höher als 100 km. Definitionen wie die US-Standardatmosphäre gehen nicht höher als 250.000 Fuß.

Ich interessiere mich für den Rest des Diagramms bis hin zur Dichte = 0 (oder so niedrig wie es im interplanetaren Raum geht). Dies bringt gelegentlich Fragen zum Beispiel zum Luftwiderstand eines Satelliten, und ich habe nie eine gute Quelle gefunden, nur Faustregeln (Luftwiderstand ist bei LEO von Bedeutung, aber kein Problem bei GEO).

Ich weiß, dass die atmosphärische Dichte schwankt, ich würde mich über einen Durchschnittswert oder noch besser eine Bandbreitenangabe (Max.- und Min.-Werte) freuen.

Ich auch! Ich denke, dass es einen japanischen Vorschlag für "tieffliegende" CubeSats für die Erdabbildung gab, ich denke, es war im 100- bis 150-km-Stadion, das die gleiche beugungsbegrenzte Auflösungszahl einer Öffnung mit 3- oder 4-fach größerem Durchmesser in einer angemessenen LÖWE. Der Vorschlag forderte einen kontinuierlichen elektrischen Antrieb zur Höhenhaltung gegen Luftwiderstand. Ich werde versuchen, danach zu suchen - es scheint, dass es eine Diskussion über die Variabilität / Unvorhersehbarkeit der Dichte in diesen Höhen aufgrund des Sonnenverhaltens geben würde.
Ich nehme an, Sie haben dies hier und nicht bei Earth Sciences SE gefragt, weil Sie daran interessiert sind, den Luftwiderstand einer Trägerrakete, eines umlaufenden Fahrzeugs oder eines Wiedereintrittsfahrzeugs zu modellieren. Die Modellierung der oberen Atmosphäre ist sehr schwierig und ziemlich ungenau; Die besten Modelle haben das Glück, eine signifikante Genauigkeit in Dichte und Zusammensetzung zu erreichen. Die Verwendung eines Mittelwerts ist ziemlich sinnlos, weil die Schwankungen so groß sind: Faktor zwei oder so zwischen Tagseite und Nachtseite, Faktor zwei oder so kurz nach einem großen geomagnetischen Sturm und Faktor zehn im Verlauf des Sonnenzyklus.
Die Antwort von TildalWave auf eine Frage, warum Satelliten ihre Umlaufbahn verlassen, enthält ein Diagramm, das bis zu 300 km reicht, und einen Link zum Quelldokument, das einen Algorithmus erörtert, der zur Berechnung der atmosphärischen Dichte in LEO entwickelt wurde, und viele andere nützliche Diagramme und Tabellen enthält.
@uhoh Entschuldigung für die Wiederbelebung dieser Kommentarkette, aber Sie könnten an SLATS (Tsubame) interessiert sein , das letztes Jahr gestartet wurde (SSN # 43066).
@costrom Das ist wahrscheinlich genau das, woran ich gedacht habe, wow, danke! Ich muss jetzt mehr darüber lesen.

Antworten (5)

Im Shuttle Mission Simulator haben wir die Jacchia-Referenzatmosphäre verwendet , sie reicht bis 2500 km. IIRC ist tief unten nicht gut, also haben wir ein Standardatmosphärenmodell für atmosphärische Flugregime und Jacchia über 182 km (600.000 Fuß) verwendet.

Das ist großartig! Einige andere Dinge auf der dort verlinkten Seite US Standard Atmosphere und verwandte Modelle.
JB2008 ist die moderne Version davon. Auch EarthGRAM enthält JB2008 sowie ein weiteres wählbares Modell für große Höhen, das glatt auf andere Modelle für niedrigere Höhen interpoliert ist und Unsicherheiten enthält. Wenn Sie ein durchgängiges Atmosphärenmodell wünschen, sollten Sie EarthGRAM verwenden.
Es ist nicht neu, aber für einige schnelle, tabellierte Druck- und Dichtedaten aus dem Modell von 1976 siehe Teil 4, Haupttabellen, S. 49+ ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19770009539.pdf

Wir hatten kürzlich eine ähnliche Anforderung und haben eine RESTful-Web-API erstellt, die den Originalcode der NRLMSISE00- und JB2008- Modelle umschließt. Die API ist offen und hier für alle verfügbar, die sie benötigen.

Bearbeiten: Das Folgende ist ein Diagramm, das die Variation der atmosphärischen Dichte mit der Höhe darstellt, wie sie sowohl von JB2008- als auch von NRLMSISE00-Modellen berechnet wird, auf die über die API zugegriffen wird. Beachten Sie, dass die berechneten Werte mit der Sonnenaktivität erheblich variieren und diese Werte für Nennparameter gelten. Sie können den zum Generieren des Diagramms verwendeten Python-Code hier überprüfen und ausführen

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Als grobe Schätzung können Sie verwenden

P P 0 = e − j / h ,

wo P ist der Druck, P 0 ist der Druck in einer Referenzhöhe wie Meereshöhe, j ist die Höhe über dieser Referenz, und h , die sogenannte Skalenhöhe, beträgt etwa 8000 Meter. Dieser Ausdruck folgt im Wesentlichen aus der Thermodynamik (Gleichverteilung). Es ist genau richtig, wenn das Gravitationsfeld konstant ist und sich die Atmosphäre im thermischen Gleichgewicht befindet. In Wirklichkeit befindet sich die Atmosphäre nicht im thermischen Gleichgewicht und wird mit zunehmender Höhe kälter.

Da es sich um eine Exponentialfunktion handelt, fällt sie sehr schnell ab. Sie müssen nicht sehr hoch gehen, bevor es völlig vernachlässigbar wird, und die dominierende Komponente wird nicht die Erdatmosphäre sein, sondern das interplanetare Medium.

Die Frage bezieht sich auf die Dichte, nicht auf den Druck . Sie hängen mit etwas zusammen, das als Temperatur bezeichnet wird und in den in der Frage diskutierten Höhen erheblich variiert, nicht nur nach Höhe, sondern auch nach Zeit, da die Sonnenaktivität einen erheblichen Einfluss hat.
... und bei 400 km muss die ISS regelmäßig Triebwerke abfeuern, um wieder an Höhe zu gewinnen, und Missionen von der Erde müssen die ISS regelmäßig mit frischem Treibstoff versorgen. Je nach aktueller Sonnenaktivität verliert er etwa 100 Höhenmeter pro Tag. Ich wünschte, Sie würden die Formulierung „Sie müssen nicht sehr hoch gehen, bevor es völlig vernachlässigbar wird“ etwas anpassen. Sehen Sie sich zum Beispiel diese und diese und diese Antwort an. Es wird mir auch die Möglichkeit geben, von Down zu Upvote zu wechseln
Eine Exponentialfunktion ist eine sehr schlechte Annäherung für diese Höhen.
Erst bei etwa 1000 km wird es ausreichend "vernachlässigbar", damit das Sonnensegel mit leichtem Druck arbeitet, anstatt wie ein riesiger Fallschirm zu wirken.

Dieser Ort hat Dichte versus Höhe in der Region, nach der Sie fragen:

https://www.spaceacademy.net.au/watch/debris/atmosmod.htm

Während dieser Link die Frage beantworten kann, ist es besser, die wesentlichen Teile der Antwort hier einzufügen und den Link als Referenz bereitzustellen. Nur-Link-Antworten können ungültig werden, wenn sich die verlinkte Seite ändert. - Aus Bewertung

Die ISS benötigt etwa 7 Tonnen Treibstoff pro Jahr, um die Umlaufbahn zu halten. Ich habe gerade versucht, die Luftdichte im 400-km-Orbit mit der Skalenhöhe 8,5 km zu berechnen.

Luftdichte sollte vorhanden sein 1 e 400 8.5 im Vergleich zum Meeresspiegel. Dies erscheint jedoch viel zu dünn, da bei dieser berechneten Luftdichte zu wenig Luft vorhanden wäre, um 7 Tonnen Treibstoffverbrauch zum Halten der Umlaufbahn zu verursachen.

In der Zwischenzeit: Die Schuppenhöhe hängt von der Temperatur ab. Verwenden Sie also über 100 km 24 km statt 8,5 km. Also habe ich die Berechnung mit Skalenhöhe 8,5 bis 100 km und Skalenhöhe 24 von 100 bis 420 km wiederholt. Dies multipliziert ich mit 7691 m/sec, 86400 sec pro Tag, 365 Tage im Jahr ergibt etwa 3. Das Ergebnis bedeutet, dass 1 m² ISS jedes Jahr so ​​viel Luft trifft wie 3 m³ auf Meereshöhe. Dies passt gut zum Treibstoffverbrauch, um die Umlaufbahn zu halten.

Willkommen im Weltraum! Können Sie uns zeigen, welche Formel Sie für Ihre Berechnung verwendet haben?
Hallo @RolandMösl, das ist eher ein Kommentar als eine direkte Antwort auf die Frage. Stack Exchange funktioniert etwas anders als andere Websites, die Sie möglicherweise verwendet haben. Wie der andere Kommentar andeutet, können Sie die Frage entweder vollständiger beantworten und weitere Details angeben, wie Sie zu Ihrer Schlussfolgerung gelangt sind, oder stattdessen eine neue Frage stellen (die nicht so viel Unterstützung erfordert). Sobald Sie 50 Reputationspunkte erreicht haben, können Sie Kommentare zu den Beiträgen anderer Personen posten. Es dauert nicht lange, um dorthin zu gelangen.
Wo finde ich Daten für atmosphärische Dichte vs. Höhe?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v