Asansör ve Microgravity Ortamları ve Uzay Misyonları'nda Merdiven Fiziği

Bu yeniden finanse edilmesi sadece teorik bir egzersiz değildir. Mühendisler giriş araçları tasarlar, güneş denizcileri ve elektrodinamik tethers, bu genişleyen tanımlamaya çevreden faydalı kuvvetler çıkarmak için güvenmektedir.Yerel gaz moleküllerinin serbest moleküler veya geçiş rejimleri ile etkileşim kurması, Knudsen sayının - rüzgardan elde edilen verilerin oranının bu yüzeysel etkileşimlerin değiştirilmesi gerektiği anlamına gelir.

Knudsen sayısı, bu akış rejimleri için birincil tanımlayıcı olarak hizmet eder. Kn < 0.01, sürekli akış geçerlidir ve klasik Navier-Stokes denklemleri doğrudan modellenebilir.En düşük maliyetli, yüksek çözünürlükte 200 km, yüksek çözünürlükte, Monte Carlo gibi özel bir hesaplama araçları gerektiren, doğrulanmış bir şekilde, doğrulanmış bir şekilde doğrulayıcı güçlere doğru bir şekilde doğru bir şekilde yüklenmelidir.

Orbital Ortamdaki Drag

Yüzeyin üzerinde yüzlerce kilometre bile olsa, Dünya atmosferi, 10 °T'ye kadar bitmiyor [Dönüşükler:2-14[Düzücük oksijen, moleküler azot, helium ve hidrojen – 10.000 km/s hızlarda değişen uzay boşlukları [Düşük bir sıcaklık aralığına bağlı olarak, yüksek bir uzayın yüksek yoğunlukta olduğu yüksek bir alana bağlı olarak, yüksek bir yörüngede bulunan yüksek bir sıcaklıkla yörüngede.

Free Molecular Flow and Gas-Surface Interactions

Ücretsiz moleküler rejimde, bir uzay aracı üzerindeki sürüklenme gücü, yüzeylerini vuran bireysel moleküllerin veya atomların momentum değişimini özetleyerek hesaplanır. Konaklama katsayı - 0'ın yakınındaki molekülün betonsal bir ivmenin bir kısmı - kritik rol oynar - 1'in yakınındaki tüm ivmeyi absorbe eder, maksimum sürüklenme ve kirlenme nedeniyle tam bir şekilde kommodatif yüzeyde değişir.

Bu değişkenlik sorunları bile sofistike yörünge tahmin modelleri ve doğrudan uydu ömür tahminlerini etkiler. Örneğin, parlatılmış alüminyum yüzeylerle bir uydu, resimli veya anodized yüzeylerle bir tane daha az sürüklenebilir, diğer tüm düşük bir görevde, bu fark özellikle de uzun bir süre boyunca tekrar tekrar tekrarlanabilir ve konaklama yüzeyinin özelliklerini bir görevin askıya alabilir.

Aerobraking ve Orbit Bakım

sürüklenme genellikle bir nuisance olsa da, Mars Reconnaissa Orbiter gibi yörüngeleri yakalamak için bu tekniği kullandı.([Döneticileri) Dünyadaki düşük güneş bataklığıyla, bir gezegenin üst atmosferinden yüzlercesini ısıtarak, uzayın yüksek ısıtılması için, uzayın yüksek ısıtılması için, uzaydaki yüksek ısınması için daha düşük ısınmış ısınmış ısınmış ısınıyor.

Aerobraking tekniği, en derin geçiş sırasında hassas bileşenlere benzer şekilde hayatta kalmalı ve her bir şekilde, Mars Global Surveyor, Mars Odyssey ve Mars Reconnaissance Orbiter dahil olmak üzere birden fazla Mars görevinden başarıyla faydalanmalıdır.

Dünya uyduları için, yük tazminatı rutin bir operasyonel gerekliliktir. Sun-synchronous orbits, Dünya gözlem ve hava izlemesi için kullanılanlar gibi, zeminlerini ve yüksekliğini korumak için periyodik reboostler gerektirir.Bu reboostlerin frekansı, güneş aktivitesine bağlıdır ve uydunun balistik katsayıları bu amaçla daha az sayıda alana uymaya karar verir.

Yeniden planlama: Kanatlardan Foton Yelkenlere

Mikrogravity'de asansör, bir uzay aracının iyi bir şekilde tırmanmasına yardımcı olmayabilir, ancak yeni tahrik ve kontrol yöntemleri etkinleştiren daha sonra enerjik kuvvetler sağlar.En tanıdık uygulama hipersonik bir atmosfer girişi sırasında, bir kaldırma yörüngesinde – aracın vücut şeklini kullanarak uçuş yolunda çalışır – farklı şekillerde kaldırılabilir – NASA'nın gözetimi ve ısıtma oranlarındaki düşüşler, uzay aracının küçük ayağını arttırıp, küçük bir uçuş hattını ortaya çıkarabilir.

Giriş sırasında asansör-drag oranı (L/D) ne kadar çapraz ayarlandığında - bu, 1000 km'den fazla mesafeye nasıl yol açabileceğinin. daha yüksek bir L/D, aracın navigasyon hataları için telafi etmesine ve araç tasarımını ayarlamasına izin verir. Uzayda araç tasarımını yaparken, araç tasarımını 1000 km'den fazla mesafeye kadar uzatarak, daha yüksek bir manevra kabiliyetine sahip olur.

Güneş Yelkenleri: Binbaşı

Belki de bir vakumda asansörün saf ifadesi güneş batağıdır. Işık ivme taşır; Güneş vektörüne göre, uzayın bir parçası veya yörüngesine karşı iki kez elektrik yüküne doğru doğru geçiş yapar.Bu fotonik asansörü, ortaya çıkan bir kuvvet her zaman perpendiculara doğru, yani güneş vektörüne göre eğimli bir kuvvet yaratır.

Güneş yelken fiziği fotonların ivmesine geri dönüyor. Her fotoğrafın enerjisine orantılı bir şekilde ilerliyor ve ne zaman yansıkırsa, denize iki kez ivme katıyor. 100 metre uzunluğundaki bir güneş yolculuğu, güneş enerjisine 1 AU'dan 1 milyar kilometreye kadar hız veriyor, toplam güç, güneş enerjisine doğru bir şekilde yük devretme sistemi ve uzayın ötesindeki kavramların sürekli olarak kaldırabileceği kadar yüksek hıza ulaşıyor.

Denize yön, güç vektörünün yönünü belirler. Denizin yörüngeye odaklandığında, yörüngedeki enerjiyi artırmak veya azaltmak için uzay aracının, yörüngedeki gücü tamamen radyöpürdüğü gibi, uzay aracının Güneş'ten uzaklaştırılması için toplanabileceği gibi, kuvvetin merkezine göre basınç kontrolü için toparlanabilir.

Manyetik ve Elektrikli Yelkenler

Manyetik denizciler (magsails) Lorentz kuvvetini, manyetik alana kadar büyük bir süper iletkenlik yaratırlar. Güneş rüzgarı olarak - Güneşten akan protonların ve elektronların akışı - bu manyetik balonda akan, parçacıklar ters düşer, büyük bir alana kadar güneş rüzgarını değiştirir, ortaya çıkan fiziksel kuvvet, fiziksel bir döngüyü içerecek şekilde.

Manyetik denizcilerin matematik manyetik alan ile güneş rüzgarının şarj edici partikülleri arasındaki etkileşimi içerir.Denizli rüzgarın etkili kesiti, ilk olarak Robert Zubrin ve diğerleri tarafından 1990'larda süper iletken malzemelerle desteklenen 10km-diameter manyetik döngüyü içerir.

İlgili bir konsept, elektrikli yelken, manyetik yelken ile kıyaslanabilen, pozitif şarj telleri kullanır.Kapatlı momentum, uzay aracına itir ve telleri uzun ve birkaç mikrons çapında döndürebilir. Elektrikli deniz, onlarca kilo volta kıyasla daha fazla avantaj sunar, çünkü her ikisine de sert bir süper tahrikli havalimanları sağlar.

Uzay Tasarımı Mikrogravity Aerodynamics altında

Aerodinamik güçler eksicule olduğunda bile, görev yaşamlarında bir şeyler biriktiriyorlar ve yörüngelerini yeniden tasarlamadan yıllar boyunca faktörlü olmalıdırlar.Bastron katsa ve kesitsel alan tarafından bölünmüştür - yörüngede bir uzayın ne kadar hassas olduğunu fark ederler. Yüksek çözünürlükte, form ve malzeme seçimi için yıllarca yörüngeleri tutabilirler.

Ücretsiz moleküler alanındaki sürüklenme katsayısı, uzay aracının geometrisine ve yüzeylerinin oturma katlarına bağlıdır.Bir alanda, LEO'daki sürüklenme katları genellikle 2.0-2.2 civarında, süreklilik aerodinamik akışta yaklaşık 0,5 ile karşılaştırıldığında. Tasarımcılar, görev planlama için güçleri tahmin etmek için tasarlanmış özel bir yazılım araçları kullanmalıdır.

Low Earth Orbit'ta Kanat

Tasarımcılar birkaç stratejiden uzaklaşıyor. Küçük bir cephe alanı ile uzay aracının çekilmesi ve yuvarlak veya konik burunlar, düşük konaklama katlarının yardımıyla momentum transferine karşı malzeme azaltmalıdır; örneğin, bir parlatıcı metal yüzeyi, atomik oksijen, UV radyasyonu ve termal bisiklet gibi daha büyük bir kısmını yansıtabilir.

Daha radikal, atmosfer-kırık elektrik tahrik (ABEP) LEO'da çevre gazı toplar ve onu yeterince gazlı bir konsepte ve JAXA'nın SLATS misyonunu üretmek için bir iyon iter. Bu teknoloji, yüksek irtifak görevlerinin kendisini çok düşük derecede düşük bir kaynak haline getirebileceğini gösterir.

Uzaklaşmanın sürüklenmesi için başka bir yaklaşım, projelendirilmiş alanı uçuş yönünde azaltmaya yönelik aktif bir tutum kontrolüdir.Bu yaklaşım, uzaysal yaşamlarını genişletmek için kullanılan hız vektörüne ve diğer perturbasyonlara rağmen bu yönelimleri koruyabilmek için çeşitli Dünya gözlem uyduları tarafından kullanılabilir.

Elektrodinamik Tethers ile İğrenmeyen Maneuvering

Bir uzay aracından gelen uzun bir iletken tel, bir Lorentz kuvvet üretmek için Dünya'nın manyetik alanı ile etkileşime girebilir.Mevcut akış yönünü kontrol ederek, tether hem it hem it hem de sürüklenebilir, yörüngeye herhangi bir tepki vermeden izin verebilir. mikrogravity, tethersbitler, operasyonel zorluklar ve titreşim modları gibi görevlerde kalırken, ancak güç vektörü kontrol edebilir.

Elektrodinamik tetherspis fiziği, bir manyetik alan aracılığıyla bir iletkenin hareketine geri dönüyor. tethersir manyetik alan aracılığıyla hareket eder, mevcut olan ve plazmayı kontrol ederek, yörünge enerji ile olan etkileşimi azaltılabilir.

Pratik elektrodinamik tethersler birkaç mühendislik zorlukla karşı karşıyadır. Tether yeterince uzun olmalıdır - birkaç kilometreye kadar - bu zorluklara rağmen, tethers, küçük manevra ve deorbiting için özellikle de uzay istasyonları veya yakıt deposu gibi büyük yapılar için hassas bir seçenek olarak kalır.

Test ve Geçerlilik Platformları

Dünya'nın yerçekiminin maskeli etkileri olmadığı ortamlarda deney gerektirir. Drop kuleleri - Bremen'deki 146 metrelik tesis gibi - ücretsiz düşüş 9 saniyeliğine kadar, daha büyük maaş yükleri için tekrarlanan mikrogravity etkileşimleri.Bu araştırmacılar Avrupa Uzay Ajansı gibi kuruluşlar tarafından test edilen:0Zero-G uçuşları[FLT programı)