¿Podría un avión de combate entrar en órbita desde la superficie de Marte?

Dice que un F22 con el tanque lleno está tratando de atravesar la delgada capa de la atmósfera marciana y casi como la gravedad de la luna (está bien, eso probablemente sea demasiado exagerado) de todos modos, digamos que hay una pista que se extiende hasta el pico más alto del planeta, ¿sería? capaz de orbitar Marte? A los efectos de esta pregunta, suponga que el piloto puede sobrevivir en Marte sin un aparato especial, pero no se puede aplicar lo mismo en ningún otro lugar, incluido el avión.

¿De dónde vendría el aire para mezclarse con el combustible para aviones?
@Pete: quieres decir que el motor a reacción no puede funcionar en Marte.
Bueno, la atmósfera marciana al nivel del suelo tiene un 0,6% de la densidad de la tierra al nivel del mar. La atmósfera de Marte es 96% de dióxido de carbono. Sin embargo, podría ser posible crear un motor a reacción que funcione con CO2. Supongo que la mayoría de sus preguntas se pueden responder aquí: Mars Jet Engine .
Y si quiere decir "en órbita" para significar alcanzar la velocidad de escape y abandonar la atmósfera, entonces también es un claro "No".
Muy buena explicación de lo que le sucedería a un avión en todos los planetas aquí: what-if.xkcd.com/30 (está bien, es usar un Cesna como modelo en lugar de un avión a reacción, pero sospecho que el efecto sería más o menos lo mismo en términos de rendimiento de vuelo.
Suponiendo que el motor pudiera producir mágicamente el mismo empuje en Marte que en la Tierra, ¿podría ese empuje superar la gravedad de Marte?
@Pete Si desea alcanzar la órbita, debe ir por debajo de la velocidad de escape. La velocidad de escape, por definición, significa que estás dejando la atracción gravitatoria del cuerpo central, lo que requiere una velocidad más alta que para alcanzar una órbita estable alrededor del cuerpo central. en.wikipedia.org/wiki/Escape_velocity
@MichaelKjörling Eso depende de la definición de "órbita" del OP. Sin embargo, la pregunta es discutible ya que el F22 no funcionará en Marte.
@Pete En realidad no, no depende de la definición de "órbita" de OP. Al invocar el término "velocidad de escape", ha dejado el reino de orbitar el cuerpo celeste del que obtiene la velocidad de escape. (Técnicamente, al alcanzar la velocidad de escape de un cuerpo, estás saliendo de la esfera de influencia del cuerpo). Sin embargo, estarás en la órbita de algún otro cuerpo , como New Horizons estaba en órbita alrededor del Sol después de alcanzar la velocidad de escape de la Tierra. Esta es una terminología bastante básica de mecánica orbital y viajes espaciales.
¿Cómo es esta pregunta "poco clara"? Es una pregunta de sí/no y la respuesta parece un "no" bastante sencillo. Cualquier parte de la pregunta que podría especificarse mejor no parece tener mucho que ver con la respuesta.
No. Mecánica Orbital 101: Tu órbita incluye el punto donde apagas tus motores. Dado que se trata de un motor que respira aire, el motor se apagará en la atmósfera y, por lo tanto, su periápside estará en la atmósfera. Pronto volverás a entrar. Para alcanzar una órbita estable, tu última quemadura debe estar en el espacio, punto.
Estoy de acuerdo con @type_outcast; esta pregunta puede ser cualquier cantidad de cosas, pero ciertamente no está clara. El simple hecho de que acumuló tres respuestas que llegaron a la misma conclusión (desde diferentes perspectivas) antes de ser puesto en espera demuestra que no está claro. Podría haber sido poco claro o demasiado amplio si cada respuesta hubiera llegado a una conclusión diferente .
Está vacío. No veo cómo se trata de la construcción de mundos, a través.
@Mołot Eso es lo que el reciente Worldbuilding Meta ¿Es una pregunta del "mundo real" fuera de tema? es sobre. No estoy seguro de estar de acuerdo, y tengo una respuesta argumentando lo contrario, pero aparentemente hay una gran mayoría para que este tipo de preguntas sean sobre el tema porque tiene aplicaciones de construcción de mundos. Vea la meta discusión para más detalles.
@MichaelKjörling Pero tampoco es el mundo real. Es solo una idea aleatoria que de todos modos no cambiaría el mundo entero. Tener preguntas del mundo real permitidas no significa que este sitio sea "todo vale", ¿verdad?
La parte poco clara aquí es "¿Por qué tendrías un F22 en Marte?" Ni el motor ni las alas tendrían suficiente aire para funcionar.

Respuestas (3)

Un f-22 no operaría en Marte en absoluto.

Los motores requieren oxígeno.

Los motores requieren una presión de aire mucho más alta.

Las alas están diseñadas para una presión de aire mucho más alta.

Con solo un tercio de la gravedad de la Tierra, tal vez un F-22 no necesitaría tanta presión de aire debajo de sus alas, o incluso podría despegar verticalmente, al estilo de un cohete.
Además, las tormentas en Marte parecen ser muy poderosas, entonces, ¿tal vez el F-22 podría despegar contra una de esas tormentas? Una tormenta podría incluso crear suficiente densidad para que los motores funcionen.
@qué No. Las tormentas en Marte no son poderosas en absoluto. A lo sumo 60 mph con una densidad del 0,6% de la de la tierra. Es la mayor parte de "The Martian" que no era verdad. Lea aquí para obtener más información sobre las tormentas marcianas.
"La densidad atmosférica más alta en Marte es igual a la que se encuentra a 35 km (22 millas) sobre la superficie de la Tierra". eso es más delgado de lo que te das cuenta.
@JDługosz De acuerdo, y dado que el F-22 solo puede volar a unos 20 km de altura en la Tierra, entonces supongo que es un no para OP.
@Pete Gracias, hay muchos libros que tienen estas tormentas extremas. Necesito enviarlos todos a los autores para que los reescriban.
Debe incluir alguna evidencia de sus afirmaciones.

No, no lo hará, sin importar los cambios realizados mientras se mantiene un F-22

Wikipedia da los datos para el F-22 como un peso en vacío de 19.700 kg y un peso máximo de despegue (MTOW) de 38.000 kg. Eso da una relación de masa de alrededor de 0,52 si cae sobre los vapores de combustible en el tanque. Si bien las especificaciones exactas obviamente variarán, sospecho que esto es relativamente representativo de esta clase de aeronave.

Podemos aproximar el F-22 en este caso como una sola etapa en órbita (SSTO), porque carece de capacidades significativas de puesta en escena. (No, deshacerse de los tanques adicionales realmente no cuenta mucho, porque la masa de esos tanques cuando están vacíos probablemente sea insignificante).

La ecuación del cohete describe cómo un cohete de una sola etapa puede cambiar su velocidad (delta-v o Δ v ) en función de la relación de masa y la velocidad de escape ( v mi ):

Δ v = v mi × en ⁡ ( metro i metro F )

dónde metro i es la masa inicial y metro F es la masa final . Reemplazando los números anteriores y asumiendo una velocidad de escape de 2000 m/s (esto es probablemente mucho más alto que el F-22 real, por lo que el cálculo se vuelve muy optimista), e ignorando que un cohete también necesita traer su propio oxidante como combustible y propulsor, obtenemos

Δ v = 2 000   milisegundo × en ⁡ ( 38 000   kg 19 700   kg ) ≈ 1 300   milisegundo

La velocidad de escape de Marte es de 5,03 km/s . Podemos aproximar la velocidad orbital media como

v o ≈ v mi 2 ≈ 5 030   milisegundo 2 ≈ 3 560   milisegundo

Nada de esto es exacto, pero eso realmente no importa porque nuestro F-22 se queda corto en aproximadamente 2/3 según los datos disponibles públicamente, conjeturas optimistas y un escenario altamente improbable (sin necesidad de traer ningún oxidante o propulsor, solo combustible ). Debido a la naturaleza exponencial de la ecuación del cohete, los dos tercios restantes son mucho más difíciles de lo que parecerían al observar simplemente las cifras del cambio de velocidad.

Sospecho que, para poder alcanzar la órbita alrededor de Marte, un F-22 que haya sido modificado para funcionar en ese entorno necesitaría una relación de masa de menos de 0,1 (lo que representa unas diez veces su propia masa final en combustible). Manteniendo fijo uno de los valores, esto corresponde a un MTOW de alrededor de 200.000 kg o un peso en vacío de menos de 4.000 kg. Si la velocidad de escape es menor (lo cual es probable), esto empeora aún más. Dado que solo puede transportar su propio peso en combustible (una relación de masa de 0,5 lo empuja), esto claramente no es factible.

Y, por supuesto, la persona que lo vuele también podría querer volver a bajar, lo que, al alcanzar una órbita estable (incluso a corto plazo), requiere esperar el decaimiento orbital (por ejemplo, debido a la resistencia atmosférica, como la experimentada por la ISS ), o una quemadura de desorbita. Si bien la quema de desorbitar puede requerir perder solo una pequeña fracción de la velocidad orbital , aún necesita el combustible para eso.

¡Esto es hermoso! Al empujar al F-22 a una solución absoluta en el mejor de los casos, demuestra su total inviabilidad. En realidad, asumiendo una velocidad de escape de 4 km/s como si el F-22 fuera un cohete y las velocidades alcanzadas aún no cumplen con los criterios para velocidades orbitales o de escape. Aunque el piloto solo tiene que salir y lanzarse en paracaídas de regreso a la superficie de Marte. :)
@a4android Ni siquiera es necesario salir; el avión regresará a la superficie en poco tiempo. Sin embargo, no doy garantías sobre la actitud de aterrizaje; tendrías que pedirle datos a Lockheed Martin sobre eso. :-)
@a4android Incluso asumiendo 5050 m/s v mi ( litio-hidrógeno-flúor , que requeriría una modificación seria del motor en el F-22 y se encuentra entre los combustibles para cohetes más energéticos por masa), ignorando las pérdidas, solo se llega a unos 3300 m/s. Cerca, pero no hay medallas de plata en vuelos espaciales, y estoy bastante seguro de que la nave resultante no calificaría como un F-22 bajo ninguna definición razonable. Consulte space.stackexchange.com/a/18577/415 y comentarios.
Toda la diversión está en trabajar en lo que podría hacer que funcione, suponiendo que pueda, con formas plausibles de hacerlo. Ya había convertido un F-22 en un cohete SSTO, cualquier conversión adicional solo ilustra su imposibilidad. Eso sí, muy bien argumentado.

El motor ni siquiera arranca. Casi no hay oxígeno y la presión atmosférica es extremadamente baja. El motor f-22 usa un compresor de aire para hacer que el motor comience a girar, por lo que fallará. Es probable que el combustible se congele en el tanque, ya que la temperatura promedio en Marte está por debajo del punto de congelación del queroseno... y si no es así, se evaporará tan pronto como se inyecte en el motor debido a la muy baja presión. .. Algunas partes pueden explotar debido a la baja presión inesperada.

En la Tierra, no tenemos aviones (de reacción o de otro tipo) que puedan entrar en órbita, incluso si están diseñados para hacerlo, y operan en un aire mucho, mucho más denso. Incluso reemplazar los motores con motores de cohetes no es suficiente. Si de alguna manera pudieras volar tu avión de combate hacia arriba y fuera de la atmósfera, te enfrentarías a la tarea mucho más difícil de acelerar hasta la velocidad orbital. Y si de alguna manera tienes motores mágicos para acelerarte, entonces, ¿cómo se supone que debes conducir? Los aviones giran utilizando el flujo de aire sobre las superficies de control del vehículo. El luchador simplemente se descontrolará (y experimentará fallos de funcionamiento debido al frío extremo y la falta de presión). En Marte, tendrás problemas en la superficie de control mientras aún estés en tierra. Incluso con motores de cohetes gigantes atados al avión, no

Con aviones de tipo planeador de envergadura extrema, de alta velocidad y especialmente diseñados, propulsados ​​por motores de cohetes, el vuelo en Marte es teóricamente posible. Ha sido modelado en xplane y otros. Pero si pones un F22 sin modificar en Marte, manejará y volará tan bien como una roca de 20 toneladas.

Partes de Marte tienen temperaturas casi similares a las de la Tierra. Creo que la temperatura récord es algo así como +15 a +20 grados C, cerca del ecuador en el verano. La atmósfera extremadamente delgada (apenas lo suficientemente espesa como para presentar dificultades por estar allí) y el alto nivel de CO 2 solo agrega glaseado al pastel.
La temperatura marciana promedio es de -55 °C, por debajo del punto de congelación del queroseno, el ingrediente principal del combustible f-22. Sin embargo, una buena observación y queroseno líquido es plausible. Pero si el combustible no se congela en el tanque, se evaporará tan pronto como se inyecte en el motor debido a la muy baja presión.
Ok, editado para incluir nuevos datos sobre la temperatura del combustible
¿Alguien quiere calcular si las 12 toneladas de queroseno (eso con tanques de combustible adicionales) están lo suficientemente cerca como para orbitar el f22? El instinto dice absolutamente que no, pero soy demasiado perezoso para resolver esto: p
Wikipedia dice que el F-22 tiene un peso vacío de 19.700 kg y un MTOW de 38.000 kg, lo que da una relación de masa de aproximadamente 0,52. Podemos aproximar el F-22 en este caso como un SSTO. Según la ecuación del cohete y con una velocidad de escape de 2 km/s (que probablemente sea muy alta), su teoría Δ v la capacidad si se usa como un cohete sería de unos 1300 m/s. No sé muy bien cuáles son las velocidades orbitales de Marte, pero sospecho que 1,3 km/s no es suficiente. A modo de comparación, en la Tierra necesitamos unos 7,5 km/s para una órbita baja.
¡Gracias! Entonces no hay necesidad de preocuparse por suministrarle oxígeno :)
No, me tomé la libertad de ignorar el detalle de tener que traer tu propio oxidante. :-)
¿Podría un avión de combate entrar en órbita desde la superficie de Marte?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v