¿Es posible construir un globo de vacío con forma de panal? [cerrado]

Puede cargar una aleación de titanio decente hasta aproximadamente$500 \mathrm{MPa}$(la resistencia última a la compresión se indica al menos$850 MPa$, pero debe permanecer por debajo del límite elástico y tener cierto margen de seguridad). Eso es$5000$veces más que la presión a nivel del mar. Por lo tanto, los elementos de apoyo tienen que asumir$\frac{1}{5000}$del volumen A una densidad de$4500 \frac{\mathrm{kg}}{\mathrm{m}^3}$, la densidad media viene al menos$0.9 \frac{\mathrm{kg}}{\mathrm{m}^3}$. Eso es solo un poco mejor que el$1.225 \frac{\mathrm{kg}}{\mathrm{m}^3}$de aire, pero mucho peor que el$0.09 \frac{\mathrm{kg}}{\mathrm{m}^3}$de hidrógeno o el$~0.17 \frac{\mathrm{kg}}{\mathrm{m}^3}$o helio. Y este es solo el peso del soporte: para contener el vacío, la piel también será mucho más pesada.

Por lo tanto, no hay forma de que esto pueda ser mejor que los aerostatos tradicionales llenos de hidrógeno o helio y es poco probable que despegue en la práctica, aunque la estimación anterior sugiere que apenas podría hacerlo.

Si hubiera una razón para hacer esto, lo ideal sería utilizar una estructura similar a una espuma de celda abierta con un enfoque en minimizar el tamaño de la celda. Las microredes metálicas funcionarían mucho mejor que los panales.

Pero incluso mejor que las microredes sería alguna estructura muy comprimible que se adaptara automáticamente a la presión exterior. Se necesita una estructura muy fuerte para soportar la presión atmosférica al nivel del mar, pero el aire denso también proporciona mucha sustentación. A medida que aumenta la altitud, la sustentación aeroestática disminuye. Por lo tanto, necesita una estructura cada vez más ligera, pero estará cada vez menos presionada y puede ser mucho más débil.

De hecho, existe un material que resuelve este problema: se llama gas. A medida que la presión atmosférica disminuye con la altitud, el gas se expande y se vuelve menos denso. Con el gas ventilado hacia el exterior, el globo literalmente se vuelve más liviano a medida que asciende.

El problema con el concepto de 'globo de vacío' ni siquiera es la falta de materiales suficientemente fuertes. Es la disminución de la sustentación con la altitud. Un globo de 100 metros de diámetro producirá 5.000 toneladas de elevación al nivel del mar, pero menos de 2,5 kg de elevación en la línea Karman, el borde inferior del espacio.

En teoría, si el sobre pudiera ser lo suficientemente liviano, un borde de globo espacial no es absolutamente imposible. Pero, para cualquier nivel finito dado de resistencia material , volará más alto con hidrógeno (o helio) adentro que con vacío y una estructura.

Cualquier material hipotético se usa mejor para hacer una capa más delgada para contener más gas. Dado que literalmente no hay límite en cuanto a la ligereza de un gas, a medida que se reduce la presión, no hay altitud en la que tenga una razón para cambiar a vacío.

También hay una ventaja práctica para el gas: iguala la presión, por lo que un globo lleno de gas no sufrirá una recompresión explosiva y un hundimiento rápido una vez que una pequeña mota de polvo haga un agujero en él.