Wie lange würde ein Falcon Heavy im Orbit um den Mars überleben, bevor er abgebaut wird?

Elon Musk sorgte kürzlich mit seinem Plan, einen Falcon Heavy mit der Bonusnutzlast seines persönlichen Tesla Roadsters im Inneren in die Umlaufbahn um den Mars zu bringen , für einen weiteren charakteristischen Aufsehen.

Natürlich ist es ein experimenteller Start und könnte möglicherweise beim Start explodieren. Wenn dies nicht der Fall ist, wird es scheinbar auf unbestimmte Zeit in eine Umlaufbahn um den Mars fliegen.

Musk wurde im obigen Artikel mit diesen Worten zitiert

"Wird ungefähr eine Milliarde Jahre im Weltraum sein, wenn es beim Aufstieg nicht explodiert"

Angenommen, er meint die Marsumlaufbahn, wenn er "Deep Space" sagt, und angenommen, die Rakete schafft es dort, wie lange würde sie tatsächlich im Orbit bleiben, ohne aufzutanken oder irgendeine Art von menschlichem Eingreifen? Ich würde annehmen, dass die Rakete noch etwas Treibstoff übrig hat, um ihre Flugbahn zu korrigieren, und sie würde viel weniger benötigen als beispielsweise die ISS in LEO, wo aufgrund der dichten Erdatmosphäre mehr Luftwiderstand besteht. Aber würde es wirklich eine Milliarde Jahre dauern? Oder wird sich seine Umlaufbahn verschlechtern und sein Körper vorher zerfallen?

Ich gebe zu, ich stelle mir eine stereotype kreisförmige Umlaufbahn um den Mars vor ... könnte Elon von einer größeren elliptischen Umlaufbahn sprechen, die einem Kometen ähnelt? In diesem Fall stelle ich mir vor, dass es noch mehr Variablen gibt, die eine Lebensdauer von Milliarden Jahren unvorhersehbar machen würden.

Ich denke, das Auto wird den Mars nicht umkreisen, sondern in eine Umlaufbahn geschickt werden, die sich mit der Marsumlaufbahn schneidet. Ich glaube nicht, dass die falconlastige Oberstufe so etwas durchziehen kann.
Die Form der Umlaufbahn (kreisförmig vs. elliptisch) bestimmt nicht die Lebensdauer der Umlaufbahn, sondern die Entfernung vom Planeten und damit, wie viel oder wie wenig Luftwiderstand von der Atmosphäre induziert wird, die (ohne andere Störungen) bestimmt, wie lange ein Umlaufbahn wird dauern. Tatsächlich zerfällt eine elliptische Umlaufbahn früher als eine kreisförmige, da das untere Ende immer näher am Planeten liegt als eine äquivalente kreisförmige Bahn. Irgendwann gelangt das untere Ende in die Atmosphäre - wie es Galileo bei Jupiter und Cassini bei Saturn passiert ist, dann ist es tschüss Satellit in einem Flammenball ...
Vielleicht möchten Sie in der Astronomie fragen, wie lange Phobos und Deimos in der Umlaufbahn des Mars waren
@Rob Nicht ganz, glaube ich nicht. Das ist die Frage, ob irgendein künstlicher Satellit ewig im Orbit bleiben kann, worauf die Antwort „Nein“ lautet. Diese Frage bezieht sich ausschließlich auf den Falcon Heavy und darauf, ob er eine Milliarde Jahre oder weniger dauern würde (eine Milliarde ist hier die Obergrenze, nicht „für immer / Hitzetod des Universums“).
@uhoh Gravitationsstörungen sind genau einer der "anderen Störfaktoren", auf die ich mich bezog. In Ihrem Kommentar " Der wichtigste Parameter ist die Apoapsis-Distanz " - wichtig für was? die Zeit, bevor es aufgrund der Störungen abwandert?
Zitat: "Die Staaten sollen die schädliche Kontamination des Weltraums vermeiden." Quelle: americanbar.org/groups/young_lawyers/publications/… -- Wenn irgendjemand denkt, dass es kein Witz war , wird die Idee ungefähr einen Monat lang fliegen . -- Der Link, den ich gegeben habe, ist als fünfmal länger qualifiziert , als er vorschlägt, und die akzeptierte Antwort ist, dass er wahrscheinlich nicht lange halten wird, wenn er nicht gepflegt wird. Die Kosten und der Zweck der Wartung eines Oldtimers in 34 Millionen Meilen Entfernung sind ein unerschwinglicher Faktor. Der Wert des Tweets besteht darin, für seine Unternehmen zu werben.
Ich bin mir ziemlich sicher, dass Elon kürzlich bestätigt hat, dass das Ziel eine Hohmann-Transferbahn ist, die den Mars schneidet, aber nicht mit Umlaufbahnen übereinstimmt
@Dragongeek Kannst du eine Quelle dafür finden? Ich kann nichts anderes finden als ein Hin und Her darüber, ob er es ernst meint oder über das Unterfangen scherzt.
@TylerH hier: syfy.com/syfywire/elon-musk-on-the-roadster-to-mars als Zitat: Nein, es geht nicht zum Mars. Es nähert sich dem Mars. Er sagte, es werde in „einer präzedierenden elliptischen Erde-Mars-Umlaufbahn um die Sonne“ platziert.
@uhoh Ich bin verwirrt, wie sich die Apoapsis-Distanz auf den Luftwiderstand auswirkt. Der Zusammenhang mit der Periapsis-Distanz ist offensichtlich, wenn es in der Atmosphäre landet, sind Sie fertig. Bei einer mythischen kreisförmigen Umlaufbahn sind Apoapsis und Periapsis gleich (zwei beliebige diametral gegenüberliegende Punkte könnten ausgewählt werden). Wenn Sie den Apoapsis-Abstand festlegen, erfordert eine Erhöhung der Exzentrizität von, dass Sie die Periapsis senken , sodass eine exzentrischere Umlaufbahn weniger stabil wäre als eine kreisförmige. Wenn Sie die Periapsis fixieren , dann ja, eine exzentrischere Umlaufbahn hält länger an, wenn keine Störungen auftreten.
@uhoh verstanden - das ist mir "noch nie" passiert ... ( und ich habe eine Brücke zu verkaufen ;) )

Antworten (2)

Der Falcon Heavy ist nicht in der Lage, ein passives Objekt (dh ohne eigenen Antrieb) in die Marsumlaufbahn zu bringen. Die Lebensdauer der zweiten Stufe liegt in der Größenordnung von 8 Stunden. Nach der Kreuzfahrt zum Mars werden die Batterien auf der Bühne leer sein.

Es gibt also keine Möglichkeit, die Flugbahn zu ändern, sobald Sie den Mars erreicht haben. Das Beste, was sie tun können, ist, die Rakete in die allgemeine Richtung des Mars zu richten, für eine elliptische heliozentrische Umlaufbahn, die die Umlaufbahn des Mars schneidet.

Sie müssten die Stufe modifizieren, damit sie in der Marsumlaufbahn funktionieren kann: Größere Batterien, Wärmemanagement, Isolierung der Haupttreibstofftanks zur Reduzierung des Abdampfens, kundenspezifische Software für die Verbrennung der Marsumlaufbahninjektion. All das klingt nach zu viel Aufwand für eine einmalige Demonstrationsmission.

Noch wichtiger: Sie führen diese Mission als Teil der Zertifizierungsbemühungen für Falcon Heavy durch. Das bedeutet, dass sie die Standardstufe demonstrieren müssen. Das Modifizieren der Bühne für diese Mission würde die Mission unbrauchbar machen.

Kryogene Treibmittel stellen eine ziemliche technologische Herausforderung dar, wenn sie über einen Zeitraum von vielen Monaten gelagert werden müssen, selbst wenn sie nicht unterkühlt sind. Aber was die Stromversorgung betrifft, könnte man nicht einfach eine zusätzliche 100-kg-Batterie mit guter Langzeitspeicherung hinzufügen (vielleicht im Austausch dafür, dass die Sitze und Türen des Roadsters entfernt werden?) Und fast den gesamten Stromverbrauch für die Reise abschalten. so etwas wie Rosetta und New Horizons ? Ich gehe davon aus, dass die eigene Batterie des Roadsters aus Gewichtsgründen bereits entfernt wurde; Ich glaube nicht, dass die Ladung lange genug hält.
Li-Ionen-Batterien (wie sie Tesla verwendet) können sicherlich monatelang geladen bleiben, wenn sie durch nichts entladen werden. Außerdem würde ich nicht wirklich erwarten, dass sie sich die Mühe machen, die Batterien des Autos zu entfernen; Das Gesamtgewicht eines Roadsters liegt weit unter dem, was FH zum Mars bringen soll. Nun, nachdem dies gesagt wurde, werden die Batterien nutzlos, wenn sie zu kalt werden, und wenn sie aufgewärmt werden, werden sie sicherlich lange vor dem Erreichen des Mars entladen, so dass es definitiv eine Grenze dafür gibt, wie lange das Auto in der Lage sein wird, Space Oddity für sich selbst zu spielen .
Siehe meine geänderte Antwort.
@uhoh Ich bezweifle wirklich, dass das Gewicht ein Problem war. Der Falcon Heavy kann mindestens ein 8-Tonnen-Fahrzeug ("Red Dragon") auf die Marsoberfläche schicken. Ich bezweifle, dass ein 1,5-Tonnen-Fahrzeug überhaupt Probleme verursachen würde, nur in der allgemeinen Richtung.
@CBHacking Li-Ionen-Akkus neigen auch dazu, sich bei Kälte viel schneller zu entladen. Wenn die Batterien nicht isoliert sind, würde ich mir vorstellen, dass sie wahrscheinlich lange tot sind, bevor sie sich dem Mars nähern, selbst wenn sie zunächst voll aufgeladen sind und während der Reise nichts aktiv Strom von ihnen beziehen.

Die kurze Antwort ist, es hängt wirklich stark von der Umlaufbahn ab. Es ist derzeit nicht genau bekannt, in welcher Umlaufbahn es sein wird, aber es gibt einige Anforderungen, wenn es so lange dauern soll, wie Musk behauptet. Wenn die Periapsis der Umlaufbahn ziemlich hoch ist, wie mehrere tausend Kilometer, und die Apoapsis ziemlich niedrig ist, könnte sie extrem lange bleiben, möglicherweise über eine Milliarde Jahre, wie Musk twitterte. Dies würde ein gutes Stück dauern Δ v jedoch im Vergleich zu einer einfachen exzentrischen Umlaufbahn mit niedriger Periapse.

Phobos, der in einer Höhe von etwa 6000 km umkreist, wird den Prognosen zufolge in etwa 50 Millionen Jahren entweder zerbrechen oder den Mars treffen. Wir brauchen also eine höhere Umlaufbahn. Wenn dieses Auto in die Marsumlaufbahn eintreten wird, würde es höchstwahrscheinlich seine Periapsis sehr niedrig bringen, wahrscheinlich unter 1000 km, denn je niedriger Ihre Periapsis ist, desto schneller fahren Sie an diesem Punkt, und je schneller Sie sich bewegen, desto mehr Kraft haben Sie kann für eine bestimmte Menge an Schub erhalten (durch den Oberth-Effekt). Das bedeutet natürlich, dass Sie weniger Treibstoff verbrauchen können, um gefangen zu werden. Der beste Weg, um in eine superstabile Umlaufbahn zu gelangen, besteht also darin, sich sehr nahe zu nähern, rückläufig zu brennen, um eingefangen zu werden, zur Apoapsis auszurollen und den verbleibenden Treibstoff zu verwenden, um Ihre Periapsis auf eine respektable Höhe zu bringen. Ich habe nicht die Zahlen auf, wie viel geknirscht Δ v es tatsächlich haben wird oder wie viel es jedoch benötigen wird.

Also, entweder wird in dieser zweiten Stufe (oder ich nehme an, dass es jetzt vielleicht eine dritte Stufe ist?) genug Treibstoff übrig bleiben, um ihn in eine Umlaufbahn mit hoher Periapsis bringen zu können, die tatsächlich über eine Milliarde Jahre dauern könnte, oder er macht nur einen Vorbeiflug, oder vielleicht dauert es nicht wirklich über eine Milliarde Jahre. Ich weiß nicht, was davon der Fall ist, aber es wird leicht zu sagen sein, was davon der Fall ist, wenn es Videos oder Bilder zurücksendet, was ich sicher tun werde.

Wie lange würde ein Falcon Heavy im Orbit um den Mars überleben, bevor er abgebaut wird?
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