¿Qué hubiera pasado si los aeronautas espaciales hubieran abierto su paracaídas inmediatamente al saltar?

¿Qué hubiera pasado si Joe Kittinger, Felix Baumgartner y Alan Eustace hubieran abierto su paracaídas justo después de saltar de la cápsula (liberarse del globo, respectivamente, en el caso de Eustace)? Al principio, probablemente no importaría, ya que los paracaídas serían innecesarios en el vacío casi total del que saltaron los globos aerostáticos, pero ¿cómo habría alterado exactamente sus caídas un paracaídas abierto? ¿Y le pasaría algo al paracaídas en sí?

Puede intentar calcular el paracaídas "Max Q" en función del coeficiente de arrastre de un hemisferio abierto, la velocidad (de Baumgartner) y la densidad atmosférica en varias altitudes. Debido a que la rampa siempre está abierta, todas las velocidades terminales serán menores, la clave será si uno disminuye la velocidad a una velocidad mayor o menor que la que aumenta la densidad. Los efectos transónicos serían interesantes, pero ocurrirían donde el aire es menos denso. Averigüe dónde Baumgartner se volvió subsónico.
Si fuera el mundo de los Loony Tunes, el saltador flotaría a la misma altura que la plataforma hasta que sacaran unos fuelles de la vieja escuela para inflar el paracaídas. Solo entonces empezarían a caer.
Todos estos 3 eran globos de gran altura, no espaciales.
Si hubiera tardado más, podrían haber tenido que amputarle la mano.
@QuoraFeans El transbordador espacial tampoco era un transbordador espacial, era un transbordador de gran altitud. La atmósfera de la Tierra se extiende hasta 6.200 o más millas de la superficie, por lo tanto, la única nave espacial literal fue el Apolo, el único vehículo tripulado que ha ido más allá de las 6.200 millas hasta ahora.
@RobertDiGiovanni El siguiente gráfico podría ser de interés: commons.wikimedia.org/wiki/File:Stratos_descent_graph.svg
Es un mundo de Loony Tunes, pero eso no detiene la buena ciencia. Si estamos preocupados por la apertura del paracaídas, la próxima vez toma un planeador delta bueno y fuerte.
@Betternottell: Algunos definen el límite del espacio (la línea Kármán) comenzando a 100 kilómetros sobre el nivel del mar de la Tierra. El transbordador espacial fue al espacio de acuerdo con esta definición (pero no era un transbordador, ya que un transbordador opera a intervalos frecuentes sin parar entre dos lugares). Con fines publicitarios, por supuesto, Baumgartner afirmó que se trataba de un salto espacial.
@QuoraFeans Excepto que la línea de Kármán en sí varía según el cuerpo en cuestión y otros factores. en.wikipedia.org/wiki/… Los valores generalmente dados están muy por debajo de ese hermoso número métrico redondo. Otros considerarían el límite en la estratopausa (que también es la parte inferior de la capa D ionosférica), la mesopausa (que está a la misma altitud que la turbopausa), el punto triple de la presión del agua (a 35 km / 22 mi) o la línea Armstrong (a 19 km / 12 mi). Verás, es una cuestión de definición.
El que hizo la edición, gracias por la corrección gramatical.

Respuestas (1)

tl; dr Abrir demasiado alto te matará.

Como notará, el paracaídas simplemente colgaría junto a ellos inmediatamente después de dejar el globo: hay muy poco aire tan alto como para arrastrar las líneas de la cubierta en línea recta.

Más tarde, llegaría un punto en el que la cúpula se llenaría, probablemente mientras el paracaidista estaba cerca de Mach 1: el aire se espesaría lo suficiente como para arrastrar el paracaídas hasta el final de los obenques y la presión dentro de la cúpula se acumularía lo suficiente como para dar forma. el paracaídas Suponiendo que no se enrede y falle de una de varias maneras (esto es un peligro real si las cuerdas están flojas en algún punto), aún existe el peligro de que el dosel se abra abruptamente. Incluso en el aire enrarecido por encima de los 40 km (25 millas), una vela del tamaño de un hombre con un traje presurizado es capaz de generar un impacto de apertura: la fuerza G de la desaceleración repentina a medida que la vela se forma y su fuerza de arrastre se vuelve medible en montones- suficiente para hacer frente a lesiones graves. Históricamente, esto ha causado cuellos y espaldas rotas incluso con paracaídas que se abren a tan solo 100-150 m/s (330-490 pies/s) en aire más denso.

Esta es la razón por la que es normal, incluso con un rescate a la altura de un jet, caer libremente hasta un par de kilómetros del nivel del suelo, porque cuanto más bajo, más lenta es la caída. El aumento de la densidad del aire reduce su velocidad terminal, en el caso de Baumgartner, al menos, cerca de Mach 1 a solo 50-60 m/s (160-200 pies/s).

Por supuesto, con un impacto de apertura tan alto, también existe la posibilidad (no, la probabilidad) de que alguna parte del sistema de paracaídas falle bajo cargas decenas de veces superiores a las que fueron diseñadas para soportar. Las líneas del obenque pueden romperse, la tela de la capota rasgarse, etc. Esto puede conducir a un paracaídas abierto que no proporciona la baja velocidad de caída que debería, o una serpentina, posiblemente con un saltador gravemente herido que no es lo suficientemente funcional como para cortarlo. y abre su reserva.

En pocas palabras, estos hombres tenían un sistema muy cuidadosamente pensado para hacerlos descender de forma segura: su embocadura para estabilizar su caída cuando apenas había suficiente aire para hacer que una embocadura autoinflable tirara de su línea recta, y su larga, larga caída bajo la embocadura antes de abrir su principal lo suficientemente bajo como para que el choque de apertura no rompa nada.

A partir de los comentarios, existe la duda de si hay una altitud de apertura intermedia donde el paracaídas puede llenarse, pero el aire es demasiado delgado para producir una fuerza de apertura perjudicial. No sé si esto se ha estudiado en detalle, pero hay altitudes dentro de la envolvente de varias aeronaves (los interceptores de gran altitud y el SR-71 que fueron diseñados para tratar de interceptar) en las que podría ser posible abrir con seguridad. - quizás entre unos 18 y 20 kilómetros (59-65,000 pies) - pero hacerlo sería una mala idea por otra razón: hay un suministro limitado de oxígeno respirable en la "botella de rescate" adjunta a la presión de un piloto traje, y un descenso en paracaídas desde arriba de cierta altitud (adivinando, pero probablemente sea menos de 15 km (49,

Gracias. Debo aclarar que Eustace usó un drogue durante toda su caída, no Baumgartner.
Por mucho que disfruto de la marca de verificación verde, generalmente se recomienda permitir 24 horas o más: una respuesta aceptada tiende a desalentar otras respuestas, y es posible que evite que se escriba una respuesta mejor que la mía.
No sé qué debería agregarse ya que respondiste básicamente todo lo que quería aprender, y luego hay personas que se quejan de que no aceptas una respuesta. Rechazo aceptar de todos modos, especialmente porque las respuestas aceptadas no se fijan, los votos positivos deberían ser suficientes (pero los usuarios no registrados no pueden votar).
¿Qué pasaría sin un drogue? ¿El saltador no se reduciría eventualmente a una velocidad terminal de baja altitud? ¿O es que su traje se calentaría demasiado por la ficción del aire mientras que la desaceleración de Mach 1 loco a una velocidad sana sería demasiado alta? Si es así, ¿estamos seguros de que se calentaría demasiado?
@Bohemian Es a prueba de fallas. La caída libre estable necesita que mantengas una posición corporal particular. Si eres una masa suspendida debajo de un embudo, puedes desmayarte y aun así bajar de manera estable.
@Graham de forma estable, pero demasiado rápido para sobrevivir al impacto, por lo que no es especialmente útil. Incluso en la postura de buceo, la velocidad terminal solo aumenta de 120 mph a 180 mph. Si estuviera dispuesto a renunciar a desmayarse, ¿podría omitirse el embudo con una apertura estándar de baja altitud, boca abajo, dado que uno reduciría la velocidad bastante rápido una vez que el aire se volviera espeso por debajo de, digamos, 5000 pies?
@Bohemian Claro, no sobrevivirías al impacto, pero es un largo camino hacia abajo. :) Si te desmayas por la inestabilidad cuando estás drogado, tienes algo de tiempo para despertarte antes de impactar.
La otra función del embudo es reducir la tendencia a girar. Esto está bien documentado en múltiples rescates de cazas a gran altura; es casi imposible evitar que gire en una dirección u otra a velocidades que pueden inducir la pérdida del conocimiento. IIRC Baumgartner también tenía esto. Y si te desmayas debido al giro, bien podrías morir (golpe inducido por G/presión, etc.) antes de bajar lo suficiente como para controlar el giro.
Este es un argumento en contra de tirar inmediatamente después de saltar, pero me parece que debe haber una posición entre el tobogán que no se despliega y el tobogán que se despliega catastróficamente. La fuerza de apertura aumentará a medida que el saltador descienda al aire más denso, no será discontinua. Por lo tanto, debe haber un punto de altitud bastante alta donde sea seguro abrir.
@LorenPechtel No hay, no desde este tipo de altitud. En el momento en que tiene suficiente aire para llenar el paracaídas, está cayendo tan rápido que incluso en el aire es casi seguro que el impacto de apertura le cause lesiones graves. La fuerza de apertura aumenta a medida que aumenta la velocidad, más que a medida que el aire se espesa. Incluso desde, digamos, 20 km (dentro de la envolvente de varios interceptores), sin embargo, si abre inmediatamente, se quedará sin oxígeno en su botella de rescate mucho antes de que entre en el aire lo suficientemente espeso como para abrir su casco.
@LorenPechtel Un paracaídas especialmente diseñado podría permitir esto: la NASA tiene paracaídas que pueden abrirse a velocidades supersónicas sin destruirse a sí mismos ni a su carga útil, utilizando líneas de arrecife y apertura por etapas en un dosel muy ventilado, pero este es un gran drogue, no el paracaídas que dará la velocidad de descenso final. Llevar este tipo de drogue y su reserva, además de su principal y reserva, se convertiría en una carga poco práctica solo para salir de la cápsula del globo.
Me pregunto si el conducto realmente experimentaría cargas de choque en cualquier etapa durante la caída si se abriera inmediatamente después de salir de la cápsula. La velocidad y la densidad del aire aumentarían gradualmente, no hay un cambio abrupto en la densidad del aire (o cualquier otra propiedad física) en la atmósfera. ¿Hay algún tipo de efecto de "esquina de ataúd" aquí (perdón por el término oscuro)?
@ Jpe61 El problema es que en el punto en que el aire se espesa lo suficiente como para llenar el dosel, es probable que el saltador siga siendo superónico, por lo que la apertura será catastrófica: pasará de no tener suficiente presión diferencial para abrir el dosel a completamente abierto a Mach 1+ en un segundo o menos, y eso es un aumento de fuerza alrededor de mil veces, desde un taco de material de paracaídas sin abrir hasta un dosel completamente abierto. Los paneles de retardo que se usan en los paracaídas planos modernos no están diseñados para lidiar con esto, y generalmente no existen en un paracaídas redondo.
Esto es un poco lo que estaba pensando con mi referencia a la esquina del ataúd. Sería más o menos el mismo tipo de situación que con un avión, digamos, U-2 volando a la velocidad máxima y mínima al mismo tiempo, cualquier cambio en cualquier dirección sería catastrófico. La aerodinámica a gran altura es rara...
¿Qué hubiera pasado si los aeronautas espaciales hubieran abierto su paracaídas inmediatamente al saltar?
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