¿Necesitaría la bandera nacional plantada por los astronautas en Marte un mástil horizontal superior como los de la Luna?

Question

¿Necesitaría la bandera nacional plantada por los astronautas en Marte un mástil horizontal superior como los de la Luna?

Marte
Espacio
clima
atmósfera
vuelo espacial tripulado

amorparacristo

Debido a la falta de atmósfera en la Luna, las banderas lunares de Apolo tenían un mástil horizontal superior para que estuvieran completamente izadas, como si flotaran en el viento. Ahora bien, Marte tiene una atmósfera, pero bastante delgada, y me pregunto si los vientos marcianos son lo suficientemente fuertes como para hacer flotar una bandera en un poste vertical. Seguramente, la bandera flotaría en una fuerte tormenta de polvo, pero tales tormentas no ocurren tan a menudo, ¿verdad?

En la película Misión a Marte hay una fuerte tormenta en curso que supuestamente es capaz de cubrir la mayor parte del planeta, o algo así (hace mucho tiempo que veo la película). ¿Está bien la película? Allí, el Stars and Stripes flota como en la Tierra en la tormenta, pero aparte de las tormentas, cuando hace sol (y supongo que hace sol casi todo el tiempo en el lugar de aterrizaje de la tripulación) ¿seguirían siendo los vientos lo suficientemente fuertes como para hacer que el Stars and Stripes ¿Las rayas flotan o la NASA/SpaceX irían a lo seguro y unirían la bandera a un poste horizontal también como en la Luna? ¿Hay alguna consideración específica por parte de la NASA o SpaceX?

UH oh

relacionado: ¿Podrías sentir el viento en Marte? también vea el GIF en esta respuesta y ¿Tiene Marte una dirección conocida de "viento predominante"? y ¿ Es la energía eólica una fuente de energía de respaldo viable para Mars One? y ¿ Cómo mide InSight la velocidad del viento?

usuario3528438

Esta vez, tal vez cuélguelo en ángulo o verticalmente como colgamos banderas en el interior.

amorparacristo

@uhoh Dices que "la gravedad de Marte es menor que la de la Tierra, por lo que el viento no es tan fuerte como podría parecer". Creo que la fuerza del viento (sin tener en cuenta la velocidad del viento) depende de la presión atmosférica y la densidad del aire más que de la gravedad. Dado que eres más ligero en Marte, creo que en realidad sería más fácil para ti o algo volar del suelo si Marte tuviera una presión de aire en la superficie similar a la de la Tierra.

amorparacristo

@uhoh Lo dijiste en tu respuesta a la pregunta con el archivo gif.

UH oh

Ambos tenemos razón. El movimiento de esa masa que cuelga de una cuerda (un indicador de viento ) está determinado por la relación de la fuerza de arrastre aerodinámica del viento

A ρ v^{2} / 2

$A\rho v^2/2$ a la fuerza gravitacional

m g θ

$mg \theta$ . Eso da

θ = A ρ v^{2} / 2 metro gramo .

$\theta = A\rho v^2/2mg.$ En otras palabras, dado que la gravedad en Marte es 3/8 de la de la Tierra, el movimiento es 8/3 más grande de lo que sería para un viento de la misma densidad y velocidad pero en la gravedad de la Tierra.

UH oh

Dado que la atmósfera de Marte es un tema discutido regularmente, pensé que todos recordarían sobre

ρ

$\rho$ y

v

$v$ pero dado que nadie ha caminado sobre Marte todavía, es fácil olvidarse de la baja gravedad.

amorparacristo

@uhoh Especialmente porque Hollywood parece pensar que Marte tiene 1g (y todos los demás planetas también). :-)

UH oh

@LoveForChrist ¿Un objeto asociado con una persona alguna vez representada en una película cayó más lentamente en Marte que en la Tierra? ¡Veamos qué pasa!

amorparacristo

@uhoh La única película que intenta retratar la gravedad marciana (y también la de Io y Plutón) correctamente es Voyage to the Planets (BBC, no Hollywood) y luego está la película (nuevamente, británica) Moon (2009) en el La luna de la Tierra, fuera de la estación lunar que parece crear una gravedad artificial de 1 g por medios desconocidos. youtube.com/watch?v=G3ubMbUHojI

UH oh

¡@LoveForChrist no dudes en publicar una respuesta allí!

amorparacristo

@uhoh Lo siento, no puedo porque no estoy registrado. Mi cuenta cambiaría. Creo que el Apolo 18 también intenta retratar correctamente la gravedad lunar, pero hace mucho tiempo que veo la película.

amorparacristo

Me viene a la mente la serie Mars de @uhoh National Geographic, la serie se considera ciencia ficción dura. Yo no lo he visto, ¿alguien lo ha hecho? ¿Retratan la gravedad de Marte de forma más realista? No es evidente solo en el tráiler.

Carl Witthoft

O simplemente podría desplegar una bandera hecha de un material rígido (desdoblar una lámina articulada de aluminio) y evitar todas estas tonterías.

amorparacristo

@CarlWitthoft Es posible que se pregunte por qué lo lograron en el programa Apollo de esta manera. Pero no creo que sea algo difícil simplemente fijar la bandera en un mástil superior.

amorparacristo

¿Por qué cuesta reputación si se tuitea una pregunta? ¿No debería ser al contrario? ¿Y no debería preguntársele a quien planteó la pregunta si publicarla en Twitter en primer lugar?

Respuestas (1)

¿Necesitaría la bandera nacional plantada por los astronautas en Marte un mástil horizontal superior como los de la Luna?

relacionado: ¿Podrías sentir el viento en Marte? también vea el GIF en esta respuesta y ¿Tiene Marte una dirección conocida de "viento predominante"? y ¿ Es la energía eólica una fuente de energía de respaldo viable para Mars One? y ¿ Cómo mide InSight la velocidad del viento?
Esta vez, tal vez cuélguelo en ángulo o verticalmente como colgamos banderas en el interior.
@uhoh Dices que "la gravedad de Marte es menor que la de la Tierra, por lo que el viento no es tan fuerte como podría parecer". Creo que la fuerza del viento (sin tener en cuenta la velocidad del viento) depende de la presión atmosférica y la densidad del aire más que de la gravedad. Dado que eres más ligero en Marte, creo que en realidad sería más fácil para ti o algo volar del suelo si Marte tuviera una presión de aire en la superficie similar a la de la Tierra.
@uhoh Lo dijiste en tu respuesta a la pregunta con el archivo gif.
Ambos tenemos razón. El movimiento de esa masa que cuelga de una cuerda (un indicador de viento ) está determinado por la relación de la fuerza de arrastre aerodinámica del viento $A\rho v^2/2$ a la fuerza gravitacional $mg \theta$ . Eso da $θ = A ρ v^{2} / 2 metro gramo .$ $\theta = A\rho v^2/2mg.$ En otras palabras, dado que la gravedad en Marte es 3/8 de la de la Tierra, el movimiento es 8/3 más grande de lo que sería para un viento de la misma densidad y velocidad pero en la gravedad de la Tierra.
Dado que la atmósfera de Marte es un tema discutido regularmente, pensé que todos recordarían sobre $\rho$ y $v$ pero dado que nadie ha caminado sobre Marte todavía, es fácil olvidarse de la baja gravedad.
@uhoh Especialmente porque Hollywood parece pensar que Marte tiene 1g (y todos los demás planetas también). :-)
@LoveForChrist ¿Un objeto asociado con una persona alguna vez representada en una película cayó más lentamente en Marte que en la Tierra? ¡Veamos qué pasa!
@uhoh La única película que intenta retratar la gravedad marciana (y también la de Io y Plutón) correctamente es Voyage to the Planets (BBC, no Hollywood) y luego está la película (nuevamente, británica) Moon (2009) en el La luna de la Tierra, fuera de la estación lunar que parece crear una gravedad artificial de 1 g por medios desconocidos. youtube.com/watch?v=G3ubMbUHojI
@uhoh Lo siento, no puedo porque no estoy registrado. Mi cuenta cambiaría. Creo que el Apolo 18 también intenta retratar correctamente la gravedad lunar, pero hace mucho tiempo que veo la película.
Me viene a la mente la serie Mars de @uhoh National Geographic, la serie se considera ciencia ficción dura. Yo no lo he visto, ¿alguien lo ha hecho? ¿Retratan la gravedad de Marte de forma más realista? No es evidente solo en el tráiler.
O simplemente podría desplegar una bandera hecha de un material rígido (desdoblar una lámina articulada de aluminio) y evitar todas estas tonterías.
@CarlWitthoft Es posible que se pregunte por qué lo lograron en el programa Apollo de esta manera. Pero no creo que sea algo difícil simplemente fijar la bandera en un mástil superior.
¿Por qué cuesta reputación si se tuitea una pregunta? ¿No debería ser al contrario? ¿Y no debería preguntársele a quien planteó la pregunta si publicarla en Twitter en primer lugar?

Dragongeek · Answer 1

Respuesta corta: Sí. Marte no es lo suficientemente ventoso como para ondear correctamente la mayoría de las banderas.

Respuesta larga: en condiciones de tormenta, una bandera construida con un material muy liviano podría ondear correctamente.

Si tomamos una bandera estándar, digamos 3'x5' que está hecha de nailon de 200 g.

$\ell= 1.5$ metros

$h_f = 0.9$ metros

$W = A * 0.2 * g_{Mars}$ , $W = 1$ newton

Saliendo de los cálculos presentados en esta respuesta , eso daría la bandera:

C_{D @ \frac{ℓ}{h_{F}} = 1.666} \approx 0.10

$C_{D \;@\frac {\ell}{h_f}=1.666} \approx 0.10$

Ahora, calculando la densidad del aire de Marte, podemos usar:

ρ = pag / (0.1921 * (T + 273.1))

$\rho = p / (0.1921 *(T + 273.1))$

y en altitudes inferiores a 7000 metros:

T = - 31 - 0.000998 h

$T = -31 -0.000998h$

pag = 0.699 * {mi}^{- 0.00009 h}

$p = 0.699 * e^{-0.00009h}$

dónde $\rho$ es en $kg/m^3$ , $p$ en $KPa$ , $T$ en grados centígrados y $h$ en metros Entonces, al "nivel del mar" donde $h=0$ obtenemos:

ρ = {0.015}_{k gramo / {metro}^{3}}

$\rho = 0.015_{kg/m^3}$

Ahora, la velocidad máxima del viento durante las tormentas en Marte es de alrededor de 60 mph, por lo que, $v_{max} = 27_{m/s}$ y podemos aplicar la fórmula para arrastrar sobre la bandera:

F_{D} = C_{D} (0.5 ρ v^{2})

$F_D=C_D(0.5\rho v^2)$

F_{D_{metro a X}} = {0,55}_{norte}

$F_{D_{max}}=0.55_N$

Ahora, finalmente aplicando la fórmula donde $\theta$ es el ángulo de la bandera (desde la horizontal):

θ = {broncearse}^{- 1} (\frac{2 W ℓ}{C_{D} h_{F} ρ v^{2}})

${\theta = \tan^{-1} (\frac {2W\ell}{C_{D}h_{f}\rho v^2})}$

Obtenemos:

θ = {71,9}^{\circ}

$\theta = 71.9^{\circ}$

Lo que significa que una bandera estándar, al nivel de la superficie durante condiciones de tormenta marciana, se desvía alrededor de 18 grados del asta de la bandera , lo cual no es muy patriótico. Si realmente desea lograr el aspecto de "bandera voladora" durante condiciones de tormenta, es posible obtener ángulos de deflexión de >80 grados si utiliza un material súper delgado (estadio de 10 g/m^2) y en un día ventoso (vientos de 10 m/s) obtendría ángulos de desviación de la bandera de alrededor de 40 grados. Aún así, sospecho que el uso de un material ultraligero tiene desventajas en cuanto a la durabilidad y, para fines fotográficos, PR probablemente no querrá esperar a una tormenta de polvo para tomar fotos y simplemente usar una bandera compatible.

De acuerdo con la respuesta de Mark Adler a esta pregunta, los vientos de Marte pueden tener una velocidad de 100 mph: space.stackexchange.com/questions/34412/…
Puede ejecutar el cálculo usted mismo, pero incluso los vientos sostenidos de 100 mph solo desviarían la bandera estándar ~ 4 grados y la bandera de papel de seda no "volaría correctamente". La relación entre el ángulo de la bandera y la velocidad del viento no es lineal. Vea en la respuesta de intercambio de física que vinculé para tener una idea de cómo se ve la curva.

¿Necesitaría la bandera nacional plantada por los astronautas en Marte un mástil horizontal superior como los de la Luna?

amorparacristo

UH oh

usuario3528438

amorparacristo

amorparacristo

UH oh

UH oh

amorparacristo

UH oh

amorparacristo

UH oh

amorparacristo

amorparacristo

Carl Witthoft

amorparacristo

amorparacristo

Respuestas (1)

Dragongeek

amorparacristo

Dragongeek

¿Hay microclimas con mejores condiciones climáticas en Marte?

¿Cuánto tiempo persistirían las huellas de los astronautas en Marte?

¿Existe un modelo de presión atmosférica para Marte que tenga en cuenta diferentes temperaturas y estaciones?

¿Cuánto cambia la presión en Marte con el clima?

¿Beber agua helada derretida de Marte sabría como agua con gas?

¿Cómo puedo encontrar un registro diario de la temperatura en Marte?

¿Alguna información sobre el contenido de sal del polvo atmosférico de Marte?

¿Venus tiene depresiones o latitudes de caballo (latitudes con vientos más bajos)?

¿Las poblaciones nativas de gran altitud serían mejores astronautas para una misión a Marte?

Variación braquistocrona para la órbita Tierra-Marte