Колонизация Титана

[alex_semenov]

Значится так.
Я тут побыстрячку таки сляпал на коленке (то есть в Excele) разностную модель задачи двух тел. Попробовал на 180 итерациях - вылез на Гомане аж на 11 а.е. вместо 9.5 а.е. и все остальные параметры поехали. Увеличил число итераций (строк) до 1800. Получилось гораздо более похожее на правду:



Шесть лет, скорость прибытия порядка 4 км/с.  Меня тут настойчиво пару раз спрашивали про эту скорость, мол это с учетом движения планеты? Нет. Это собственная скорость корабля в апогелии если бы там не было никакой планеты. Далее надо считать встречу, падение в грав. яму и т.д. и т.п.
Следующиим я на этой табличке промоделировал результат Лаврентьева, с полетом к Сатурну на третьей космической за 2.5 года.



Тоже достаточно неплохо сошлось с таблицами у Лаврентьева (для примерно 2000 итераций, я и не ожидал такой точности).
Ну и расчет 1 годичного полета от нашего умного SpaceEngineer-а проверялся третьим. С его триклятой системой трех уравнений с  гиперболическими синусами...

"Краще грЫзты кЫрпЫчЫну
Чим вЫвчать того ТЫчину!"

"Кирпичина", взяла и его (модель универсальна как кирпич ). И тоже достаточно  близко:
 


То есть. Таки не мытьем так катаньем мы (я во всяком случае) инструмент получили. Но к сожалению не такой изящный, как хотелось бы....
 

[noxx77]

Я полагаю, что проблема решаема. Но решаемая роботизацией. Авотар-монтажник вне корабля. Но пока это фантастика. До нее дожить надо. И опять таки, такое решение не назовешь дешёвым.

Космическую технику вообще дешёвой не назовёшь. А по аватарам (и роботам), то будут на Земле - будут и в космосе.

Но ни на Венеру ни на Марс лететь нет смысла. Значит нужен Титан.

Обитель смысла... Прям рай по сравнению с Марсом и Венерой.

[alex_semenov]

У Сатурна вторая космическая - 36,28 км/с, А орбитальная - 25.66 км/с

И то и то, явно и существенно меньше той скорости, с которой ваш пепелац к Сатурну прилетает.
Подсказать, что будет?) Примерно эти скорости, (не совсем, но значимый % от них), вам надо добавить. К своей прилетной. Чтоб получить ту итоговую скорость, с которой кораблик будет нырять в атмосферу Сатурна. Выходит явно за 60 км/с. И при таких скоростях, Сатурн оказывается уже совсем небольшая планета, мимо которой можно со свистом пролететь, не сбросив достаточно скорость, и улететь за Муму следом. Или напротив зарыться на встречу с ядром газового гиганта. Разница между первым и вторым, полагаю, считанные километры глубины погружения.
И вот этот аттракцион у вас - пилотируемый Мда. Забористо.

Не с_цать, помощник Лом!!!! (с)

 
Мы же тут что? Мы же тут развлекаемся!
Показываю смертельный номер (может вы и правы, тем интересней же!).
Первое. Вычисляем скорость прибытия. У того же Меркулова на стр. 99 находим формулу:



По порядку: скорость прибытия (считаем), собственная скорость корабля (44 км/с), скорость планеты по ее орбите (9,636 км/с) фи- угол между вектором собственной скорости корабля и скорости планеты. У нас он почти 90⁰ Но я взял 80⁰. На глаз... Годится?
Итого получаем скорость прибытия 43.38 км/с.
Но это не все. У нас наличиствует грав. яма самого Сатурна. И тогда мы считаем скорость подхода к планете (у того же Меркулова стр. 100) по знакомым пифагоровым штанам:



V_p - 'это скорость покидания, она же - вторая космическая. У Сатурна она 36,28 км/с. Итого мы подходим к атмосфере окольцованного бога на скорости...
56,55 км/с.
Круто?
Не сцать!!! Щас будем тормозить!!!!
Нам что нужно? Нам нужно выйти на круговую орбиту. В общем сбросить эти 56,55  до 25,66 км/с. Конечно можно взять в качестве конечной скорости и больше (главное получить меньше на выходе чем скорость убегания 36.28) дабы выйти на эллиптическую орбиту. Ну не важно. Нужно слить в атмосферу планеты 56,55-25,66 = 30.82 км/с

Для начала, что нам надо понять? С каким ускорением мы будем терять эту скорость? Простой расчет. Если мы хотим равномерно сливать эти 31 км/с с ускорением 1 g (реально может быть и до 3 но это на пике, а мы прикидываем пока "по среднему") то для этого потребуется (простой расчет делим скорость на ускорение 9.8 м/с2) 3152,0 с или 52,5  минут.
Условно - час ужаса в объятиях бога.
Флойд мог и устать....
Но главное - тормозная дистанция. Она - самая напряженная у нас. Физика из учебника Перышкина :



V₁ - начальная скрость, V₂ - конечная. a - ускорение. Все есть! Считаем.
Барабанная дробь...
Что у вас?
У меня ... 129 562 км...
Перепровеняйте. Я же могу нахомутать! Легко! Нефик на гуру полагаться!
Вписываемся?
Радиус планеты Сатурн - 57 557 км. 
Аэродинамическое торможение может проходить по половине длины его окружности... Это пи-эр... 180 820 км. Гм... Мы ВПИСЫВАЕМСЯ!
ПОБЕДА!!!!


Интересно, что если мы решимся тормозить с ускорение 10g, то этот ужас надо будет терпеть 5.3 минуты. И тормозной путь получается в 10 раз короче.
13 тысяч км.
Кстати, это сравнимо с диаметром Земли. И в принципе, мы, наверное могли бы... А вот Титан - планетенка маленькая. Поэтому ясно что напрямую затормозить именно об атмосферу Титана не получится (наверное). Что изначально и предполагалось. Даже при чудовищных ускорениях.
Мы тут рассматривали только КИНЕМАТИКУ процесса.
Ясно что есть еще динамика. Какие силы, какой щит (по площади), какая термодинамика... Но мы видим что кинематика вполне позволяет нам варьировать режим торможения от часа при 1g до 5 минут при чудовищных 10g (это для блокбастера наверное хорошо).

[alex_semenov]

Обитель смысла... Прям рай по сравнению с Марсом и Венерой.

Мы это уже сто раз тут обсуждали. И на этой ветке и на других.
Титан - ЕДИНСТВЕННАЯ в Солнечной системе планета (кроме Земли, разумеется) где человек может находиться без ВАКУУМНОГО скафандра на твердой поверхности (ибо есть слой в атмосфере Венеры, где вроде тоже можно, хотя там все же сернокислотные пары и нет твердой поверхности под ногами).
По-сути это действительно очень холодное но пригодное для реальной колонизации место.
Не верите мне, поверьте Аманде, нашей Хэндрекс. Она, кстати, планетолог.



http://www.youtube.com/watch?v=xzHD8teMYg8#

Не важно что не понимаете английского. Включите титры и выберете автоперевод на русский. Конечно лапша получается, но если вы в теме, то это не важно.
Да, холод там собачий.
Но холод не жара. Бороться с ним куда проще чем отводить тепло в вакуум из вакуумного скафандра. Полная герметичность не нужна.
Так что Титан планета, чуть более суровая чем Арктика (шестой континент) и менее сурова чем подводный мир на шельфе (тоже нужна дыхательная маска, тоже есть среда, в которой можно "поплыть"  даже опираясь на силу мышц). Марс и Луна (да и слой в атмосфере Венеры, учитывая отсутствие твердой опоры под ногами) и близко не лежали рядом с этим местом. Это действительно Обиталище Богов (Ultima Thule) в сравнении со всем остальным (за исключением Земли, разумеется). Если где и есть шанс появится первой автономной колонии в Солнечной системе, то это именно на Титане. Удаленность (сложность туда добраться) в комбинации с относительно райскими условиями (относительно той же Луну например) как раз делает Титан первым кандидатом на создание еще одной независимой цивилизации в нашей системе.
Марс в этом смысле куда хуже. Луна же навсегда останется "седьмым континентом". Она - компонент двойной планеты Земля-Луна. Со всеми вытекающими. Ну а Венера... Вечно болтаться в облаках без опоры? Хотя, конечно и на Титане цивилизация скорей всего будет "воздухоплавательная". Там сам бог это велел (из условий).

[crazy_terraformer]

Надувной щит?

Китайцы такой испытывали не далее как вчера. Если не путаю. В разделе новостей поищите.

На каком десятке км/с?

[alex_semenov]

Надувной щит?

Китайцы такой испытывали не далее как вчера. Если не путаю. В разделе новостей поищите.

На каком десятке км/с?

А какая разница? Я выше все  РАЗЖЕВАЛ.
Смотрите. Если ваш зонд едва-едва подползает к Сатурну....



V_prib ~ 0 (то есть скорость зонда почти равна орбитальной скорости Сатурна и при этом совпадает по направлению), то все равно у вас есть V_p - скорость покидания, вторая космическая. Здесь это 36,28 км/с. И в атмосферу Сатурна ваш зонд влетит со скоростью не меньше этой.
Крадись, не крадись - три с половиной десятка км/с,  скатываясь в грав. яму, любой аппарат приобретает.
* * *

Я тут поиграл со своей моделью и вот что выяснил.
Полет взрыволета Коула к Сатурну за 6 лет (по Гоману) требует массового числа Z= 3,75 (для грузовика снабжения вполне себе траектория)
Полет того же взрыволета (11.5 км/с скорость истечения) за 2.55 лет (с третьей космической) потребует Z=4,23
Полет за 2 года  - Z=4,8
Полет за 1.5 лет - Z = 6,51
Полет за 1 год Z = 15,76

Только последнее Z выглядит нереалистично (более 10). Можно еще поиграться и попробовать 1.3 или 1.2 года... Но это уже попытка выкрутить на мизерах.
За полтора года мои вображаемые нацисты доберутся на взрыволете Коула (на дите сумрачного германского гения) до Титана. Легко!!!



Слава богу - НЕ В ЭТОЙ РЕАЛЬНОСТИ!
Хотя, разве богу?
С наступающим праздником, Днем Победы! (завтра меня тут не будет)
Мы не просто уничтожили эту жуткую и одновременно странную цивилизацию.
Мы впитали у них самое лучшее что у них было, их "сумрачный германский гений" и поэтому первыми рванули из колыбели...
Мы - наследники, как ни крути.

Куда вы побежденные?
На все четыре стороны!
Куда вы победители?
А нет для вас сторон!
Марк Мерман.

Музыкальная пауза.

[Ulkolainen]

У меня ... 129 562 км...
Перепровеняйте. Я же могу нахомутать! Легко! Нефик на гуру полагаться!
Вписываемся?
Радиус планеты Сатурн - 57 557 км. 
Аэродинамическое торможение может проходить по половине длины его окружности... Это пи-эр... 180 820 км. Гм... Мы ВПИСЫВАЕМСЯ!

Осталось непонятно, за счет каких сил аппарат опишет по атмосфере дугу (там, кстати, очень удобно получается:  1000км = 1^о) в 129 градусов.
Уточненная скорость входа у него отныне 56,55 – быть по сему. Подлетел по касательной, чиркнул о верхние слои, потерял в них 1-2-5 км/с и... вышел.  Продолжил полет из местной гравиямы по широкой несимметричной параболе.

[alex_semenov]

Пока никуда не ушёл...

Осталось непонятно, за счет каких сил аппарат опишет по атмосфере дугу

Гм... А как может быть по-другому?
Вспомните гравитационный маневр!



Такую крутую дугу он делает в вакууме (чем ниже проход, тем круче дуга, кажется). Под действием гравитации подобная дуга получается "сама собой".
Нет? То что аппарат вошел в верхние слои атмосфере, совсем не отменяет закон гравитации. Он и завернет аппарат не менее чем на пол длинны окружности вокруг планеты. Конечно еще все зависит от скорости. У нас она (по-началу) огромна. Но у нас скорость падает, дуга загибается. Так что по-логике все должно получится как по маслу!

[Андрей Астрофизический]

Радиус планеты Сатурн - 57 557 км.
Аэродинамическое торможение может проходить по половине длины его окружности... Это пи-эр... 180 820 км. Гм... Мы ВПИСЫВАЕМСЯ!

Неа. Это не так работает.
Вы что, собрались Сатурн прошивать навылет через ядро? Даже так нужной дистанции не получится.
А по касательной - у вас не будет нужной кривизны траектории. Ваша скорость же много больше 2-й космической Сатурна. т.е. траектория - гипербола. И чиркнув сколько-то тыщ км по касательной, но так и не потеряв достаточно скорости, кораблик по чуть более погнутой, но все же гиперболе, уйдет от Сатурна.

[noxx77]

Да, холод там собачий.
Но холод не жара. Бороться с ним куда проще чем отводить тепло в вакуум из вакуумного скафандра. Полная герметичность не нужна.

Да холод-то как раз не проблема: воткнул изотопник и грей. Или даже собственным теплом. Или сочетанием: тело+грелка. Заодно температурный градиент можно использовать для получения электричества. Для изотопов запилить бридер ... Речь не об этом.  Сам Титан - простите, отстой. Конечно, запилить там постоянную исследовательскую базу с промышленным компонентом было бы замечательно, тем более, что это аванпост во всей системе Сатурна. Но кроме этого? Ледяной ад. И потом, основная проблема колонизации Титана в том, что на нём своих ресурсов энергии мало из-за никакой инсоляции. На Земле все так или иначе к этому привязаны: кислород+органика, реки, ветер, даже уран - по сути аккумуляторы. Исключение приливы и геотермалка. А на Титане чего ловить в сходном объёме? Если же сидеть на ядерной земной энергии, то ни о какой независимости речи нет.

[Андрей Астрофизический]

А как может быть по-другому?
Вспомните гравитационный маневр!

По закону тяготения. Крутизна дуги зависит от расстояния до тяготеющей массы, И скорости. Чем выше скорость, тем сильнее траектория стремится к.. прямой. Не гнется она, на высоких скоростях, даже если об газовый гигант гнуть.
Поэтому по касательной, кораблик в атмосфере Сатурна пролетит ничтожно малую часть его окружности. Несколько градусов в лучшем случае.

[Андрей Астрофизический]

У нас она (по-началу) огромна. Но у нас скорость падает, дуга загибается. Так что по-логике все должно получится как по маслу!

Дуга загнется до параболы тогда, когда скорость упадет до 2-й космической. Уже. Упадет. А до того это гипербола. И в самом начале она очень плохо гнется.

[ivanij]

Титан - ЕДИНСТВЕННАЯ в Солнечной системе планета (кроме Земли, разумеется) где человек может находиться без ВАКУУМНОГО скафандра на твердой поверхности

  Это, конечно, так, но ведь Титан вне т.н. "зоны обитаемости". И вряд ли даже с помощью терраформирования его можно будет туда поместить. А графики красивые получились, ничего не скажешь. Хотя астрономическая она на самом деле едИница.

[crazy_terraformer]

Термояд дейтериумный нннада для Титана 

[ivanij]

 Всё равно. Негостеприимный это мир.

[noxx77]

И вряд ли даже с помощью терраформирования его можно будет туда поместить.

Учитывая малую обоснованность самого терраформирования. Если у вас есть ресурсы на терраформирование, значит и ресурсы жить комфортно без него у вас точно есть.

[cybertron]

Может пора заводить тему о колонизации Сатурна? 
Воздушными замками городами по типу венерианских?

А что - тяготение там практически земное. Отсутствие ресурсов? Ну в случае с Титаном это же не мешает.

[neolopus]

Может пора заводить тему о колонизации Сатурна? 

Ещё Нептун годится...
И вообще можно всю Солнечную Систему заселить в скором времени...

Правда всю жизнь придётся провести в каких-то коробках - то летающих в атмосфере, то стоящих на поверхности холодильника - ну и что?
Многие и сейчас в помещениях проводят почти всё время...


--------------------

Кстати а рассматривался ли в теме вопрос, как скажется слабая гравитация Титана на организме человека и его потомков? Мы вообще "годимся" для слабой силы тяжести?

[LonelyWanderer]

Может пора заводить тему о колонизации Сатурна? 

Ещё Нептун годится...
И вообще можно всю Солнечную Систему заселить в скором времени...

Правда всю жизнь придётся провести в каких-то коробках - то летающих в атмосфере, то стоящих на поверхности холодильника - ну и что?
Многие и сейчас в помещениях проводят почти всё время...

Почему всё время Нептун хотят колонизировать, а то и осушить, если Уран для этого гораздо более подходящ - менее массивен, ближе к Солнцу. Но это всё несерьёзно.

[cybertron]

Думаю планету надо брать побольше. У Сатурна поверхность 42.7 миллиарда квадратных километров. 85 Земель!

А ведь летающие города можно еще в несколько слоев делать.