Надувные теплозащитные экраны - очередная революция в космонавтике?

[drzerg]

когда то компьютер по мощности с айфон был сложным большим и дорогим аппаратом. квадрокоптеры вон неплохо справляются с задачами активного упраления.

а по поводу скорости ведь нам не нужно скинуть все 7600 до 0. вообще если строго то можно на высоте МКС и без импульса сойти с орбиты. только очень долго ждать. атмосфера то там хоть и очень разряженная уже присутствует.

а вот на сколько нужно погасить скорость чтоб скажем начать испытывать 1G перегрузки от трения об атмосферу сферы диаметром 5м и весом в 500кг? диаметром 10м?

и сколько для примера гасит союз при сходе с орбиты с космонавтами?

апдейт:
нашел примерную формула для расчета дельта V для опускания перицентра.

Дополнительная скорость Δv, необходимая для перехода с круговой орбиты на такую эллиптическую траекторию снижения (характеристическая скорость), может быть рассчитана на основе законов сохранения энергии и момента импульса. Детали расчета можно найти в пособии «Закономерности кеплеровых движений». В случае низкой круговой орбиты, высота h которой над поверхностью Земли мала по сравнению с радиусом Земли (h << R), характеристическую скорость Δv можно рассчитать по приближенной формуле: Δv = Vcirc h/(4R), где Vcirc − скорость станции на круговой орбите.

для уровня моря:
R = 6370
h = 415
V = 7600 м/c
получается 123 м/c

для высоты 100км:
R = 6470
h = 315
V = 7600 м/c
получается 92 м/c

не такие уж большие приросты. ждать пол оборота. грубо 45мин.

[Ssid]

а вот на сколько нужно погасить скорость чтоб скажем начать испытывать 1G перегрузки от трения об атмосферу сферы диаметром 5м и весом в 500кг? диаметром 10м?
и сколько для примера гасит союз при сходе с орбиты с космонавтами?
....
не такие уж большие приросты. ждать пол оборота. грубо 45мин.

и насколько он при этом нагреется?
и, по моему, в вашей формуле момент взаимодействия с атмосферой вообще отсутствует...

[Ssid]

Характеристическая скорость таких устройств - от 30 м/с (советский СПК 21 КС) до 76 м/с (американский Astronaut Maneuvering Unit).
Это ничтожные "копейки".
Чтобы погасить скорость МКС (7600 м/с), нужно почти 200 секунд тормозить с ускорением 4g.

а почему вы пишете про "ничтожные копейки" ??
основная проблема реактивных ранцев на Земле - это как раз безопасность взлета/посадки и управляемость в атмосфере (что и заставляет использовать "мягкие" двигатели, невзрывоопасные (на воде или перекиси) и т.п. ограничения)
а так уже сейчас есть куча прототипов, которые работают до получаса при ускорении явно более 1g (раз летают в земном притяжении да ещё и в атмосфере)

[drzerg]

формула только для расчета дельта V. я атмосферу еще не разсматривал. главное что потребное дельта V у нас в районе 100м/c. а допустимый уровень нагрева об атмосферу мы можем подобрать высотой перицентра для получения оптимальной перегрзки или нагрева. пока не влетит в атмосферу нисколько не нагреется

какая скорость будет в перицентре орбиты 415х100-120? (где то 8км/с?)
какой будет нагрев и лобовое сопротивление сферы 2-5м на такой высоте при расчитанной скорости? (в гугле быстро не смог ничего найти, это уже явно не школьный курс)

[Ssid]

какой будет нагрев и лобовое сопротивление сферы 2-5м на такой высоте при расчитанной скорости?

да как и у метеорита вошедшего в атмосферу на такой скорости
+ изменение траектории после соприкосновения с атмосферой

в общем - сгорит это тело...
если до входа в атмосферу скорость не будет уменьшена

[drzerg]

мкс почему не сгорает? атмосфера не начинается резко. существует высота между 0 и 400км на которой при скорости 8км/c мы получим или нужный нагрев или нужную перегрузку. другой вопрос хватит ли плотности для того чтоб не уйти на 2 виток. хитрость в том что если аппарат достаточно легкий то он может достигнуть этого в менее плотных слоях и соответственно для этого нужно меньшее дельта V. да еще и нагрев будет меньше из за рассеяния по площади.

аэродинамическое качество на гиперзвуке насколько я понял стремится к единице. т.е у нас получается вилка разниц скоростей для конкретной высоты от в два раза меньшей до в два раза большей от скорости для 0 угла атаки. в сумме максимальная отличается от минимальной в 4 раза. аппарат или смотрит днищем в космос и заруливает в сторону планеты или как обычный самолет хочет на нее не упасть.

естественно что даже с учетом планирования существует предельная скорость входа при которой потребуетя или слишком большая перегрузка для не ухода на 2 виток или слишком большой нагрев (если аппарат тяжелый). поэтому нужно посчитать это дело.

если бы где то достать график лобового сопротивления для гиперзвука в зависимости от скорости и плотности я бы примерно посчитал. или бы даже програмку написал чтоб глянуть как оно сгорит или не сгорит.

[Dem]

Ничего не выйдет, высокотепературная плазма сзади затечет в полость с комонавтом, если скафандр долго не выдержит, будет хренец.

Ну так скафандр же. Алюминиевый люк на Союзе не плавится.

К тому же при торможении в атмосфере со скорости 7.9 км/с (а основное торможение происходит именно за счет атмосферы) возникают значительные перегрузки в пиковом случае (спуск по баллистической траектории) достигающие 10g. А это значит, что материал конуса должен быть довольно жестким и прочным и возможно даже с жестким каркасом. Надувные "сопли" наверное не пройдут и годятся только для планет с сильно разреженной атмосферой типа Марса. 

Судя по ролику - диаметр конуса 3-4м. Для определённости - возьмём 10м2 и 250кг суммарной массы.
Для ускорения в 10 же - давление на поверхность должно составить  2.5 грамма на см2. Т.е. даже воздушный шарик не помнётся.

[Ssid]

Для определённости - возьмём 10м2

для определенности - площадь обычного парашюта для десанта (90кг+снаряжение) около 80-100 м2

[Dem]

Такой парашут обеспечивает спуск на скорости 5 м/с. Со 100 км слишком долго получится.

[Ремвер]

Значит, вполне возможно прыгнуть из мезосферы, километров с 80. Интересно, как будет выглядеть ракета-носитель для парашютиста, и откуда она будет стартовать - с самолёта или прямо с поверхности земли? Небольшие ракеты могут разгоняться медленно?

[LonelyWanderer]

Значит, вполне возможно прыгнуть из мезосферы, километров с 80. Интересно, как будет выглядеть ракета-носитель для парашютиста, и откуда она будет стартовать - с самолёта или прямо с поверхности земли? Небольшие ракеты могут разгоняться медленно?

Для максимально-возможного рекорда (несвободного полета парашютиста) можно в верхней точки раскрыть максимально большой парашют, что можно взять, раскрыть и стабилизировать его с помощью пиропатронов и специальных реактивных струй с ранца, предназначенных только для раскрытия парашюта. Чтобы ещё более увеличить рекорд, катапультирование с ракеты можно произвести не в верхней точки полёта ракеты, а ещё на траектории вверх (тогда увеличим рекордное время полёта вне аппарата). . Так, я думаю, можно достичь километров 150 (катапультирование  - километрах на 90)

[bob]

можно взять, раскрыть и стабилизировать его с помощью пиропатронов и специальных реактивных струй с ранца, предназначенных только для раскрытия парашюта. Чтобы ещё более увеличить рекорд, катапультирование с ракеты можно произвести не в верхней точки полёта ракеты,

Завернётся. В смысле, навернётся.

[библиограф]

 Старая-старая тема - ракета ВР-190 и "космонавты Сталина" - полет собачек в 1951 году. Летали ли
космонавты - неизвестно. А то вполне могли бы катапультироваться в верхней точке траектории.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D0%92%D0%A0-190 

[библиограф]

 Со скоростным напором шутки плохи! Из книжки А. Ломачинского "Курьезы военной медицины"

[Ssid]

Из книжки А. Ломачинского "Курьезы военной медицины"

про 4 М интересно...
и про переключение отрезанными руками
а про взрыв черепа - особенно
"кипение плазмы" и пузыри - просто шедевр

[Vladimir3621]

Имелась в виду плазма крови. Большей частью состоит из воды и вполне себе может кипеть. Только сначала она будет вскипать из-за выделения растворенного в ней азота, а потом уже сама по себе. Первого более чем хватает, чтобы убить.

[Ssid]

Имелась в виду плазма крови. Большей частью состоит из воды и вполне себе может кипеть. Только сначала она будет вскипать из-за выделения растворенного в ней азота, а потом уже сама по себе. Первого более чем хватает, чтобы убить.

да вы что?
в честь чего же??
"из за растворенного азота" - у летчика...
а про "сама по себе" - можно и отдельно 

[Vladimir3621]

Что "у летчика"? У них плазму на расплавленный вольфрам заменяют? Или, как космонавтам перед ВКД, десатурацию проводят?

[Ssid]

подробно этот вопрос долго обсуждался в темах на форуме типа "человек в вакууме"
можете сами поискать

вкраце

Будет ли кипеть кровь внутри организма из-за понижения давления? Однозначно - нет. Кровь находится под более высоким давлением, чем во внешней среде, а именно обычное кровяное давление составляет порядка 75/120. То есть между ударами сердца, давление крови 75 Torr (примерно 100 мбар) выше внешнего давления. Если внешнее давление упадет до нуля, то при кровяном давлении 75 Torr температура кипения воды составит 46°С, что выше температуры тела. Эластичное давление стенок кровеносных сосудах удержит давление крови достаточно высоким, и температура тела будет ниже температуры кипения....
Раздует ли человека из-за разницы давлений? Не настолько, что бы он взорвался, поскольку прочности кожи вполне достаточно, чтобы выдержать внутреннее давление крови и других жидкостей....
 В 1965 году в NASA из-за поврежденного скафандра астронавт был в течение 15 секунд подвержен воздействию вакуума (мене 1 бар) в барокамере. Человек еще находился в сознании первые 14 секунд, а последнее, что он запомнил это как слышал утечку воздуха и закипающую на языке слюну. (Он после этого, кстати, выжил). Напомним, на всякий случай, что хотя происходит кипение слюны, температура ее не повышается, а скорее наоборот - понижается из-за испарения.

кессона тоже никакого не будет - слишком мала разница (+ быстрая потеря газов крови при низком внешнем давлении)

[Vladimir3621]

Зачем мне искать где-то какие-то обсуждения диванными спецами? Я читал отчеты (не в оригинале, естественно) о воздействии вакуума и разных режимов понижения давления на человеческий организм, полученные немцами в концлагерях и японцами в отряде 731. Плюс хорошо знаю о причинах возникновения и способах избегания возникновения и лечения кессонной болезни, различных баротравмах легких и т.п. А в обсуждаемом вами случае было не просто какое-то неторопливое падение давления, а комплексное воздействие: взрывная декомпрессия, с последующей непрерывной откачкой содержимого скафандра, ударное воздействие высокой температуры, механическое воздействие скоростного потока.