Welcher Bruchteil des Luftwiderstands von Terminator Tape™ stammt aus der Wechselwirkung mit dem Magnetfeld der Erde als Funktion der Höhe? Ist es jemals wichtig?

Diese Antwort besagt, dass Terminator Tape™ das Magnetfeld der Erde nutzt, um einen Luftwiderstand zu erzeugen, um die Deorbitzeit eines Raumfahrzeugs in LEO zu verkürzen. Es verlinkt auf https://sst-soa.arc.nasa.gov/12-passive-deorbit-systems , das sowohl das Roll-Out DeOrbiting Device (RODEO) zeigt, das ein metallisierter Film ist, aber Luftwiderstand verwendet, als auch Terminator Tape™, das ist auch ein metallisierter Film, der als "elektromagnetisches Halteband" wirkt.

Betrachtet man die Zusammenfassung von The Terminator Tape™: A Cost-Effective De-Orbit Module for End-of-Life Disposal of LEO Satellites heißt es

Dieses Band wird nicht nur den aerodynamischen Widerstand, den das System erfährt, erheblich verbessern, sondern auch elektrodynamische Widerstandskräfte durch passive Wechselwirkungen mit dem Magnetfeld der Erde erzeugen und ionosphärisches Plasma leiten, wodurch der Satellit innerhalb von 25 Jahren aus der Umlaufbahn gebracht wird.

Frage: Terminator Tape™ bietet also definitiv aerodynamischen Widerstand, aber welcher Bruchteil des Widerstands, den es bietet, kommt von der Wechselwirkung mit dem Magnetfeld der Erde? Die atmosphärische Dichte nimmt exponentiell mit der Höhe ab und das Dipolfeld der Erde ändert sich viel langsamer als 1 / R 3 Wo R ist die Entfernung vom Erdmittelpunkt, nicht von der Oberfläche, also wird dieser Bruchteil definitiv höhenabhängig sein und die Aerodynamik wird am Ende immer gewinnen.

"Bonuspunkte:" Wenn das Roll-Out-DeOrbiting-Gerät (RODEO) keine durch das Erdmagnetfeld induzierten Ströme verwendet, warum ist es dann immer noch metallisiert? (das könnte auch eine ergänzende Antwort auf Warum ist „Terminator Tape“ elektrisch leitfähig? sein ).

Beachten Sie, dass das Ziehen eines langen Leiters in einem sehr langsam variierenden Feld nicht viel Widerstand erzeugt. Das Band muss einen elektrischen Strom unterstützen und das bedeutet, dass es ständig Elektronen von einem Ende emittieren und am anderen Elektronen aus dem Weltraum zurückgewinnen muss, um Widerstand zu erzeugen. Lesen Sie mehr in Tethers Unlimiteds kostengünstiger End-of-Mission-Entsorgung von LEO-Mikrosatelliten: Das Terminatorband

Zum Vergleich hier ein Bild des Roll-Out DeOrbiting Device (RODEO) von hier.

Roll-Out-DeOrbiting-Gerät (RODEO)

Abbildung 12.5: RODEO verstaut. Bild mit freundlicher Genehmigung von Composite Technology Development, Inc.

Composite Technology Development, Inc. hat das Roll-Out DeOrbiting Device (RODEO) entwickelt, das aus einer leichten Folie besteht, die an einer einfachen, ultraleichten, ausrollbaren Verbundstruktur befestigt ist. Es wurde erfolgreich auf der suborbitalen RocketSat-8 im August 2013 eingesetzt.

AAC-Clyde arbeitete mit der University of Glasglow zusammen, um das aerodynamische End-of-Life-Deorbit-System für CubeSats (AEOLDOS) zu konstruieren, bei dem eine leichte, faltbare „Aerobrake“ aus einer Membran von Boom-Federn getragen wird, die das Segel öffnen, um zu erzeugen Luftwiderstand gegen die obere Atmosphäre.

Antworten (1)

In dem verlinkten AIAA-Artikel werden unten auf Seite 4 (Auszug unten) Zahlen für ein 250 mx 0,28 m großes Band geschätzt. In 700 km Höhe betragen sowohl der elektrodynamische als auch der aerodynamische Widerstand etwa 15 μN. Weiter oben dominiert der elektrodynamische Widerstand.

Gleichung 4 und ihre Erklärung

Um dies zu verallgemeinern, setzen Sie in Gleichung (4) Werte für die Bandbreite w ein, eine Reihe von Zahlen ∆V m e m i , die ich nicht abschätzen kann, und schlagen Sie Tabellen mit Plasmadichte n ∞ und Magnetfeldstärke nach |B| als Funktion der Höhe. Orbitgeschwindigkeit aus der Höhe ableiten.

Das ist jedoch eine Menge Handwavium zwischen den Eingängen und den Ausgängen. Die Autoren des Papiers griffen auf die Simulationssoftware „TEMPEST“ zurück, die als beschrieben wurde

ein nichtlinearer fünfdimensionaler (3d2v) gyrokinetischer Kontinuumscode für Studien des neoklassischen Transports und der Turbulenz des H-Mode-Kantenplasmas in realer Divertorgeometrie.

Ich hatte mal so einen, aber die Räder sind abgefallen.

Danke für deine Antwort. Ich kann keine Kopie dieses Paywall-Papiers finden, und die meisten anderen Leser werden es auch nicht können, also wissen wir nur, was Sie hier schreiben. Ist es möglich, hier zumindest Gleichung 4 und eine Beschreibung ihrer Variablen einzufügen?
Wenn es eine Herausforderung ist, alles neu zu erstellen, wäre sogar ein Screenshot einer Seite sehr willkommen, danke!
Der Screenshot des entsprechenden Abschnitts ist ausreichend; Ich glaube, ich sehe ein Problem. Es scheint zu sagen, dass bei 700 km der begrenzende Faktor nicht die Magnetfeldstärke ist, sondern die Fähigkeit, den Stromfluss zu unterstützen, den er aufgrund des Mangels an Ionen zur Aufnahme von Elektronen induzieren würde. Sie verwenden den gesamten Bereich des langen Streifens als Sammelfläche, um den Strom abzuschätzen, aber wie ich in der Frage betont habe, müssen Sie die Elektronen an einem Ende emittieren und am anderen Ende Elektronen empfangen , um sie vollständig zu nutzen des Stroms, um eine Widerstandskraft zu erzeugen.
Wenn sie aber zumindest Elektronen bevorzugt an einem Ende einsammeln und sie gleichmäßig über die Länge abgeben, dann funktioniert es immer noch, nur dass die Effektivität um etwa die Hälfte reduziert wird. Gibt das Papier an, wie sie Elektronen sammeln und wie lokalisiert das ist?
Das Papier sagt nichts darüber aus, wie Elektronen oder Ionen gesammelt oder dissipiert werden, noch über ihre Verteilung entlang des Streifens, so dass der Prozess möglicherweise vollständig eine Nebenwirkung des induzierten Stroms ist. Ich wette, dass die Strömung entlang des Streifens variiert. Da versteckt sich bestimmt kein Van-de-Graaff-Generator!
Ich denke, das ist wahrscheinlich alles, was gefunden und gesagt werden kann; akzeptiert, danke!
Welcher Bruchteil des Luftwiderstands von Terminator Tape™ stammt aus der Wechselwirkung mit dem Magnetfeld der Erde als Funktion der Höhe? Ist es jemals wichtig?
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