Конкурс NASA: как спустить яйца с орбиты (это не шутка!)

Где?

в начале темы предлагалось.

А еще можно на парашюте...

Кстати, за чей счет вывод на орбиту будет?

Начал думать насчет парашюта. Есть проблемы. Первая идея была такая - берется плоский диск большого диаметра, поперек направления полета, а посередине яйцы Ну и рулится высота полета так, чтобы тормозящее ускорение было небольшим, типа 0.5g. Потом начал считать - получается что в начале тормозное ускорение нужно сделать вообще маленьким, чтобы понизить тормозящую силу и работу ей совершаемую, для снижения нагрева. Но тогда нужно повысить аэродинамическое качество нашей системы, ибо по вертикали сила должна быть как минимум равна силе тяжести для горизонтального полета.
В итоге получается нечто вроде легкого (каркас+пленка) дельтаплана или планера. Высокая прочность не нужна - в течение всего полета лобовая сила, действующая на весь планер меньше его веса. Главный вопрос - можно ли сделать планер, который сможет лететь в разреженном воздухе на высокой скорости? Именно в разреженном, мы не говорим о космических скоростях у поверхности земли.
Ессно система управления этого планера рулит по высоте так, чтобы плотность воздуха не превышала заданную. Плотность меряем по продольному акселерометру - то есть лобовое сопротивление.
Вот надо бы просчитать реальные величины - какие Cx и Cy можно получить для этого планера, каких он может быть размеров и сколько при этом выделится тепла. Увеличение размеров однозначно увеличивает теплоотдачу, позволяя уменьшить требуемое аэродинамическое качество для горизонтального полета.
Делаем прикидочный расчет. Сила F=ma, мощность P=Fv. Задаемся например Cy=2*Cx, мне кажется это можно обеспечить даже тряпочкой на стропах (парапланом). Fy=mg, то есть полет горизонтальный. То есть Fx=Fy/2=mg/2=5кг*10м/с2/2 = 25Н. P=Fv=10Н*10000м/c = 250 кВт. Ну например у нас параплан большой, 32х32 метра - около 1000 м.кв. Мощность от трения об воздух ессно выделяется на нем, но ее выходит 250 Вт на квадратный метр. ИМХО, температура чтобы даже просто излучить такую мощность нужна небольшая, а мы еще и обдуваемся неслабо. Конечно, параплан это должен быть непростой - очень легкий, ведь его вес входит в те 5 кило, которые я написал в начале. То есть нам нужна плотность порядка долей грамма на квадратный метр. Но и давление на этот параплан будет совсем маленькое - граммы на квадратный метр! Единственное что мне не известно - будет ли эта хреновина устойчивой, как обычный параплан, при таких маленьких давлениях и больших скоростях потока воздуха (правда, очень разреженного!).

Ну и потом, когда скорость упадет - мы этот парапланчик свернем, или выкинем, или стропами изменим его форму - в общем, чтоб его ветром не сдуло в плотных слоях, потому как пять кило на 1000 квадратов - очень легкое... А выпустим парашютик поменьше, и на нем спустимся в нужную точку.

А вот программулина для расчёта. Упражняйтесь.
Yahoo! GeoCities: Get a web site with easy-to-use site building tools.
ReentryModel



Численное моделирование входа в атмосферу для аппарата, обладающего аэродинамическим качеством.



Модель реализована в Microsoft Excel.



ReentryModel v0.9 (434K)

ReentryModel v0.9 - Doc

На большой высоте свободный пробег молекул газа сравним с размерами девайса. Как поток мелких шариков навстречу - практически несталкивающихся между собой. Считайте упругое столкновение шарика с пластинкой. Максимальное К при 45град. угле атаки, не больше 1.

Полезная штука - но то что оно сядет при такой модели - я не сомневаюсь. Ибо предполагаю, что мы (стропами) в достаточных пределах управляем величиной Cy, чтобы обеспечивать и подъем, и снижение, то есть управление высотой, а следовательно - и плотностью атмосферы. Да и в реальной атмосфере тоже все будет хорошо. Задача спуска сводится к задаче создания летательного аппарата весом в 1-2 килограмма, площадью сотни квадратных метров и нагрузкой на крыло единицы граммов на квадратный метр.
Мне интересно, сможет ли параплан на стропах (которые тоже должны быть тонкими и легкими) держать форму в тех условиях? Боюсь что с этим и есть проблемы, у обычного параплана передний край надутый воздухом, а при той скорости что у нас - ничего надуваться не будет, все будет уносить...
Насчет шариков не понял? При упругом столкновении сила направлена по нормали к крылу, почему при угле около 30 градусов не получится двойка?

Да, упругие шарики навели еще на мыслю - при упругом ударе потери энергии меньше чем при неупругом. То есть энергия торможения не вся уйдет в тепло, а только часть - остальное на разгон воздуха. И площадь крыга можно делать меньше.

alex_zeed> Насчет шариков не понял? При упругом столкновении сила направлена по нормали к крылу, почему при угле около 30 градусов не получится двойка?
Как видно из рисунка меньше.
Кроме того с уменьшением угла атаки уменьшается и сила и количество упругих столкновений. Реально в верхней атмосфере вряд ли удасться получить К>1-1,5.

Ну нам-то надо в принципе просто больше 1 - то есть 1.5 уже сойдет, горизонтальное ускорение будет 0.67g. То что сила уменьшится - нам не важно, мы системой управления выберем такую высоту чтобы вертикальная сила была равна силе тяжести. А горизонтальная при этом должна быть меньше - иначе нарушим условия по ускорению (не более 1g).

Кстати насчет ускорения по вертикали. Не более 1g это как? Относительно нуля? Тогда при посадке мы будем иметь более 1g - просто потому что 1g имеем в покое на поверхности.

А вообще что-то сильно просто выходит. Где-то тут должен быть подвох - иначе бы все так приземлялись. Вон российская контора (http://www.cruiser.ru) делает орбитальные отражатели и паруса, вот наш параплан на них будет чем-то похож по прочности.

>Помните тут недавно Татарин предложил оригинальную идею по старту с Луны?

А что он конкретно придумал?

У Рутана уже есть решение и этой задачи и задачи спуска небольшого аппарата с пассажирами на борту до 3-5 человек без сложнейшей термо защиты. Только почему то это пока не публикуется везде.