¿Cómo podría un zepelín steampunk navegar por el espacio?

Rápido, schmast. Simplemente suba hasta la cima y luego un poco de impulso: ¡está en el espacio!

He aquí: ¡el globo de hidrógeno de llama interna!

http://www.halfbakery.com/idea/Internal_20flame_20hydrogen_20balloon#1232972746

¡Brilla!

Parte 1: Zeppelin lleno de hidrógeno flota alto. La envoltura se expande a medida que sube y la presión del aire disminuye.

Parte 2: En altura, una llama interna (con oxígeno alimentado a través del tubo) quema hidrógeno. El calor hace que el resto del hidrógeno se vuelva más flotante, lo que permite un aumento continuo.

Parte 3: A gran altura, la flotabilidad no puede llevarte más lejos. No hay mucha atmósfera y también casi ninguna resistencia del aire. El hidrógeno en el sobre ahora se quema con el vapor producido que impulsa el barco al estilo cohete. Esta es la parte donde una fuente de calor adicional podría ser buena. Una caldera de fisión podría calentar el vapor a grandes presiones y aumentar la fuerza propulsora que confiere.

Podrías usar el motor de la parte 3 para la parte 2, supongo. Entonces ya no sería un globo de llama interna, sino que sería un uso más económico de su hidrógeno, que también es su preciosa masa de reacción.

Aterrizar esto será problemático porque ha usado su hidrógeno. Ojalá puedas encontrar más en el espacio.

Estoy pidiendo ayuda para diseñar un zepelín capaz de elevarse alto en el cielo hasta que llegue al espacio y luego use la fuente de energía alternativa para obtener propulsión.

La mayor parte de la atmósfera se encuentra en altitudes bajas (debido a la gravedad). Cuanto más alto se llega, más delgada es la atmósfera y, por lo tanto, menos flotante se vuelve una embarcación más ligera que el aire, como un zepelín. Esto significa que los globos tienen una altitud máxima práctica.

Los globos especializados han alcanzado altitudes de más de 50 000 m , pero eso está muy por debajo de la altitud a la que generalmente se acuerda que comienza el espacio ( la línea Kármán , 100 000 m). Más importante aún, esos globos fueron diseñados para ser extremadamente livianos , con cubiertas súper delgadas. Un zepelín real sería mucho más pesado, tendría una estructura interna y un envoltorio más resistente y una mayor cantidad de carga, etc., por lo que no sería capaz de alcanzar esas altitudes récord.

Tendrás que activar tu impulso espacial mágico mientras aún estás en la atmósfera si quieres levantarte y salir.

¿Qué material debe tener el globo para flotar gracias al helio pero mantener la forma en el vacío?

La característica definitoria de los zepelines steampunk es que son totalmente poco prácticos e imposibles cuando tienes que usar la física y la ingeniería del mundo real. Como tal, el material del que está hecho casi no importa, porque básicamente estás construyendo la cosa con magia y deseos.

Aparte de eso, los zepelines mantienen sus formas gracias a su estructura interna. Entonces, todo lo que necesita es envolver sus bolsas de gas en un material capaz de soportar la presión interna del gas de elevación mientras está en el vacío. De hecho, ya tenemos cosas un poco como esta en la forma de los módulos inflables de la estación espacial Transhab diseñados originalmente para la NASA y ahora en los que trabaja Bigelow Aerospace. Esos diseños específicos serán demasiado pesados ​​para sus necesidades (pero, por supuesto, también lo son las aeronaves steampunk, por lo que su magia steampunk lo resolverá), pero el diseño básico de láminas en capas debería darle una idea de cómo proceder.

Un zepelín realmente no funciona en el espacio, como un zepelín. Necesitarás cohetes o algo así, y los pedazos del dirigible no te ayudarán a levantarte.

Pero este es un universo steampunk. Como decía el último físico que alguna vez tuvo una gran idea nueva (Isaac Newton) "Por cada acción, hay una reacción igual y opuesta". Es completamente apropiado que su nave reaccione contra el éter Luminífero , mi buen señor. Como la luz es una onda, debe tener como medio por el cual viajar. Este medio lo proporciona el éter luminífero, ese medio especial que se extiende por las estrellas (y también proporciona un marco de referencia convenientemente privilegiado). Debe ser significativamente más liviano que el aire, por lo que para que su zepelín proporcione sustentación, es posible que necesite algo más liviano. ¿Quizás cosas de estrellas en sí?

Por extraño que parezca, esta es en realidad una idea real, aunque requiere tecnología del siglo XXI para intentarlo, no Steampunk en absoluto:

http://www.jpaerospace.com/images/atohandout.pdf

El globo previsto es tan grande y frágil que debe ensamblarse en el borde del espacio, donde aeronaves especializadas llevan la carga y los suministros a una base flotante para su transferencia. Las estadísticas son bastante impresionantes:

• El dirigible tiene 6000 pies de largo (aproximadamente 2000 m)
• El punto de transferencia se encuentra a 140 000 pies de altitud (alrededor de 45 km de altitud)
• La nave utiliza propulsores de efecto Hall para acelerar a la órbita durante un período de 9 horas.

Globo espacial aeroespacial JP

Qué tan bien se traduce esto en un entorno steampunk es cuestionable. La necesidad de un globo que pueda hacer ascensos controlados a 140,000 pies ya es bastante desafiante, y eso es solo una parte del sistema general. Incluso con la tecnología actual, no están considerando el ascenso directo, y el globo espacial nunca llegará completamente ensamblado al nivel del suelo (los vientos lo romperán en pedazos o lo harán incontrolable en vuelo).

Sin embargo, un sistema de múltiples etapas en el que el viajero cambia de modo de transporte en una estación es exactamente como los viajeros victorianos iban a los lugares, por lo que la estética no está fuera de Steampunkery (puede imaginarse a los porteadores moviendo el equipaje en el puerto espacial flotante) así que con un un poco de adaptación, esto aún podría funcionar para usted: los personajes toman un carruaje a una estación de tren, el tren a un campo de aeronaves, llevan la aeronave al puerto espacial flotante y luego al espacio en la nave espacial. El servicio de aparcacoches es parte integrante de la experiencia.

"Creo que encontrará el traje espacial en Harris Tweed mucho más cómodo, señor"

Ir al espacio no se trata de ir alto (ahora que me siento en el norte de Europa, el espacio está más cerca de mí que Ibiza), ir al espacio se trata de ir rápido.

Para orbitar la Tierra necesitas ir al menos a unos 7 km/s, para salir de la Tierra necesitas ir a 11 km/s.

No hay forma de alcanzar esas velocidades con hélices, especialmente una vez que estás en el vacío del espacio. Tampoco es posible llegar con un chorro de vapor, porque la masa necesaria haría inviable todo el conjunto.

Bueno, si agitas a mano un material súper rígido y súper liviano, siempre puedes usar globos de vacío. Básicamente, no llene su sobre con nada en absoluto, de hecho, bombea todo mientras mantiene el sobre del zepelín en un tamaño fijo. Teóricamente, es la máxima expresión posible de sustentación hidrostática para un cuerpo rígido más ligero que el aire.

Desde el punto de vista de la ingeniería, es imposible de construir (ya que los materiales lo suficientemente rígidos como para hacer recipientes a presión tienden a ser pesados) y no mucho mejor que el hidrógeno, pero con suficiente Unobtanium para la envoltura, no se puede hacer mucho mejor. Sin embargo, todavía no será lo suficientemente bueno para la aeronave steampunk estereotipada. Esas cosas son increíblemente ligeras.

Esto tampoco ayuda con el hecho de que 'En el espacio' no es lo mismo que ir lo suficientemente rápido como para ser útil en cualquier lugar. Las personas en tu nave aún sentirán los efectos de la gravedad tirando de ellos hacia abajo hasta que tu nave se mueva muy, muy rápidamente hacia los lados. Así que será mejor que tengas algunos buenos cohetes en esa nave tuya o realmente no 'irás' a ninguna parte del espacio. Solo vas a subir y bajar...

Para un enfoque diferente, sería genial tenerlo ambientado en un universo que también tenga física steampunk: eche un vistazo a https://en.wikipedia.org/wiki/Luminiferous_aether , una teoría de la luz del siglo XIX ahora desacreditada que fue reemplazada por la teoría de la relatividad. Potencialmente, proporcionaría un mecanismo realmente genial para que los zepelines viajen en el espacio: los zepelines se hacen flotantes mediante un dispositivo que bombea éter luminífero dentro o fuera del casco para caer hacia o lejos del cuerpo más cercano (es decir, la tierra o el sol) . Esto también proporcionaría un mecanismo para viajar a través de distancias interestelares, ya que puedes caer continuamente hacia arriba lejos del sol y nunca tener que preocuparte por esa molesta dilatación del tiempo de la relatividad que te impide moverte más rápido que la luz.

Todavía necesitarías algún mecanismo para moverte lateralmente contra la gravedad. Además, si desea mantener la conservación de la energía, la bomba de éter necesita algún tipo de fuente de energía increíble, tal vez un reactor nuclear de algún tipo.

Esto tendría algunos efectos muy extraños en las propiedades de la luz dentro del zeplin. Te invito a echar un vistazo a lo que sucede con el sonido en la delgada atmósfera superior para inspirarte: https://physics.stackexchange.com/questions/496234/ cómo-cambia-el-sonido-alto-en-la-atmósfera

Editar: También se me acaba de ocurrir que en este universo habría una analogía con lo supersónico... ¿superluminoso quizás?

Yo sugeriría una rueda de paletas de éter. Sin embargo, tendrás que llevar grandes cantidades de oxígeno, agua y combustible para hacer funcionar tus máquinas de vapor. Y mucha comida, porque te llevará un tiempo llegar al siguiente planeta.

Basándose en la respuesta de @ Willk pero centrándose en el aterrizaje.

Una vez que haya quemado todo su hidrógeno para la propulsión al espacio exterior, su tanque es esencialmente redundante. Pero el vacío es, naturalmente, incluso más ligero que el hidrógeno, por lo que antes de "aterrizar" simplemente abra el tanque y asegúrese de tener un tanque "lleno" de vacío. Luego, una vez que golpeas la atmósfera exterior, puedes permitir que los gases de tu entorno entren muy lentamente para dejarte caer lentamente a la tierra.

Como beneficio adicional, en lo más alto de mi cabeza, la física también estaría de tu lado. Incluso si deja entrar demasiado aire en cualquier nivel, a medida que se sumerge en la atmósfera, el aire circundante se vuelve comparativamente más denso, por lo que tendría una retroalimentación negativa natural en su aceleración hacia abajo: ¡una característica de seguridad útil!