Pregunté ¿Qué representa una esquina alta del ataúd de un avión? en Aviación SE. Ahora me pregunto qué factores contribuirían a que una nave espacial sea capaz de mantener órbitas circulares bajas (por ejemplo, dentro de los 200 km / 125 mi desde el nivel del mar de la Tierra) u órbitas con perigeos muy bajos (por ejemplo, dentro de los 120 km / 75 mi más o menos) sin decaer demasiado. rápidamente ni volver a entrar en la atmósfera.
Para sobrevivir en órbitas bajas, ¿ayudaría que la nave espacial en cuestión fuera más pequeña? ¿Más grande? ¿Más masivo?
Cuanto más baja es la órbita, mayor es la resistencia. Dado que la fuerza de arrastre es aproximadamente proporcional al área, pero la aceleración resultante es la fuerza dividida por la masa, cuanto más densa sea la nave espacial, menos se verá afectada por el arrastre.
La forma más sencilla de combatir la resistencia es llevar mucho combustible y usarlo con frecuencia. Esto hará que la nave espacial sea menos densa a medida que se vacía el tanque, pero también más liviana y, por lo tanto, tendrá menos masa para acelerar con el mismo combustible, de manera que se anula. Lo principal de lo que preocuparse es que tiene un combustible finito y, por lo tanto, eventualmente se agotará y no tendrá forma de evitar una eventual descomposición.
Los modelos de arrastre de naves espaciales son casi siempre esferas, pero podría intentar hacer un vehículo largo y angosto, es decir, con forma de cohete, y mantener la nariz orientada en la dirección del viaje. Esto reducirá la resistencia, pero si su vehículo tiene un extremo más pesado que el otro, entonces el gradiente de gravedad tenderá a enderezarlo, de modo que su lado largo mire hacia el viento, aumentando así la resistencia y apuntando el motor de cola en la dirección equivocada. dirección. Tendrá que controlar la actitud y tener propulsores adicionales orientados correctamente para corregirla.
Podrías hacer cosas muy interesantes al diseñar el cuerpo para que genere sustentación además de resistencia, y manteniendo la actitud como un avión. Esto es complicado de hacer bien y requiere mucha más dinámica de fluidos para un modelado adecuado de lo que se hace normalmente, por lo que necesitará un software personalizado para controlarlo.
Además, la resistencia es fricción, que calienta la nave espacial. Cuanto más bajo vayas, y más arrastre encuentres, más rápido se calentarán las cosas. Necesita formas de controlar ese calor y deshacerse de él, o su nave espacial de muy baja altitud puede derretirse mucho antes de que se quede sin combustible.
Darrel Hoffmann
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