He estado mirando los diseños de SSTO impulsados por la altitud de los años 90 que fueron diseñados para ser elevados a la altitud de lanzamiento por aviones modificados y pensando en abejorros y preguntándome si las bionaves utilizadas para transferencias de carga de la superficie a la órbita podrían hacer uso de alas de insecto para ganar altitud antes de usar un cohete de combustible líquido para impulsarse a la órbita propiamente dicha.
Lo que quiero saber es si valdría la pena metabólicamente que una criatura que pese unas 15.000 toneladas métricas completamente cargada use alas biomecánicas de insecto, con una estructura similar y operada por el mismo mecanismo muscular que las de una abeja, avispa, o libélula, etc. no necesitan ser materialmente idénticos, de hecho, estoy razonablemente seguro de que no pueden ser (¿son siquiera materialmente posibles en esta escala?) para ganar altitud antes de atacar un cohete de hidrógeno-oxígeno líquido o ¿Sería más eficiente impulsar directamente desde el suelo?
Creo que los abejorros tienen las alas metabólicamente más eficientes de todos los organismos, pero si sabe que no es así, use lo que sea que tenga como base de comparación. Basar el coste energético del combustible en la electrólisis del agua.
He analizado esta pregunta sobre los sistemas de motor para bionaves , pero quiero saber si vale la pena usar alas para ganar altitud antes de usar un motor en particular, en este caso, un motor de cohete de combustible líquido de hidrógeno y oxígeno.
Como se ha dicho muchas veces aquí y en muchos otros lugares, el problema de ir al espacio no es ir lo suficientemente alto (un vuelo de Ámsterdam a Tokio recorre una distancia lineal mayor que un vuelo de Cabo Cañaveral a la ISS, podrías cubrir la distancia al espacio en 1 día con una bicicleta y un poco de ejercicio), pero se trata más de ir lo suficientemente rápido.
La velocidad orbital es de unos pocos kilómetros por segundo. ¿Qué altura pueden alcanzar las alas de los insectos, unos pocos metros por segundo? Y tendrían que levantar no solo el cuerpo, sino también todo el combustible que necesitaría la siguiente etapa del cohete.
La única ventaja que podía prever sería pasar la zona Q máxima antes de poner en marcha el cohete. Pero la altura máxima de Q es de unos 11 km, mucho más allá del nivel donde los insectos pueden volar.
Para resumir, no veo ninguna ventaja.
TL; DR: no puedes hacer que una cosa del tamaño de un transbordador espacial vuele como un abejorro, porque la ingeniería no es independiente de la escala.
Además de los problemas obvios (por ejemplo, ahorrará muy poco en comparación con el lanzamiento de un cohete convencional), el otro problema importante es que las abejas son pequeñas y livianas, mientras que las cosas que se consideran vehículos de carga de superficie a órbita son mucho ninguna de esas cosas.
La vieja cita acerca de que el vuelo del abejorro es aerodinámicamente imposible es obviamente un montón de zapateros, pero un abejorro del tamaño de un transbordador espacial claramente no puede volar de la misma manera que sus pequeños prototipos. Las fuerzas viscosas sobre algo que tiene decenas de metros de largo y decenas o cientos de toneladas de peso pueden ignorarse en gran medida , pero para los insectos son muy importantes. Lea esta respuesta SE de física sobre ese tema.
Además, te vas a despegar mucho cuando empieces a tener que lidiar con problemas de rigidez y las proporciones de resistencia a peso de los materiales con los que estás haciendo crecer tus bionaves. Para simplificar demasiado: escalar las cosas las hace irrazonablemente pesadas o irrazonablemente endebles (esa buena ley del cubo cuadrado que ha matado a tanta megafauna ficticia y mechas gigantes). Cualesquiera que sean las supuestas eficiencias con las que pensó que comenzaría, se habrán ido.
Finalmente... ¿por qué abejorros? No son los insectos más fuertes ni los más rápidos; tienen un buen truco para calentar sus cuerpos para que puedan estar activos más temprano en el día que otros insectos voladores cazadores de polen, y son moderadamente maniobrables y pueden flotar bastante bien, pero ninguna de esas características es muy útil para algo cuyo trabajo principal es llevar algunas cosas pesadas hacia arriba, hacer la transición a un modo de vuelo totalmente diferente y luego revertir el proceso. ¡Usar un mecanismo de vuelo optimizado para ninguna de esas cosas parece extraño!
(Ah, y finalmente , finalmente, si puede hacer construcciones biológicas diseñadas artificialmente de 15000 toneladas capaces de volar por sí mismas y sobrevivir en el espacio, seguramente será capaz de hacer algo mucho más simple como implementar uno de los muchos medios de no cohetes lanzamiento espacial ?)
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