Frenado de Arquímedes para Venus lander de baja densidad + pregunta subsidiaria

Pregunta subsidiaria: imagina una esfera de 10 cm de diámetro en una órbita venusiana baja. Disminuya la velocidad un poco para desorbitarlo. ¿Cuál es la densidad de la esfera, para tocar el suelo a 0 m/s vertical, antes de subir de nuevo en el cielo venusiano porque es menos denso que la atmósfera venusiana? (con respecto al gradiente de presión, la resistencia aerodinámica, los efectos de los vientos de alta velocidad en la trayectoria y otras cosas que olvido. (ver imágenes a continuación)) (las aproximaciones aproximadas y los pensamientos son bienvenidos)

La presión sobre la superficie de Venus es 90 veces mayor que la presión a nivel del mar de la Tierra.

¿Existen estudios sobre algún tipo de "módulo de aterrizaje con freno de flotabilidad de densidad variable y baja" diseñado con escudos térmicos removibles en forma de cebolla -o un solo escudo térmico desinflable- que proporcionaría control sobre la densidad -y por lo tanto la velocidad- de todo el módulo de aterrizaje durante el descenso?

La idea es acercar la polivalencia a las piezas, para minimizar el número de piezas. El aerofrenado comienza a gran altura y se detiene en el suelo. El freno de flotabilidad debe comenzar a una altitud precisa y detenerse en el nivel de la superficie, velocidad vertical de 0 m/s, con la separación de la última capa de piel de cebolla de baja densidad y protección térmica flotante.

Cuantas menos capas de piel de cebolla se necesiten en el descenso (de baja densidad resistente a altas temperaturas y aislante térmico, algún tipo de aerogel (?)), mejor.

enlaces hacia tramas atmosféricas:

http://lifeng.lamost.org/courses/astrotoday/CHAISSON/AT309/HTML/AT30905.HTM

https://ase.tufts.edu/cosmos/view_picture.asp?id=1103

módulo de aterrizaje flotante venus venus atmósfera gráfico presión temperatura altitud vientos de venus

La pregunta es, ¿es esto necesario en Venus? El Venera 9 lanzó su último paracaídas a 50 km de altitud y descendió a baja velocidad utilizando un simple disco metálico horizontal como freno aerodinámico.

Respuestas (1)

Sorprendentemente, la respuesta es sí , se realizaron estudios sobre ese tema.

Una simple búsqueda en Google podría arrojar este resultado:

ENTRADA PLANETARIA FLOTANTE

https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/642361.pdf

En este estudio, se aseguró que el gran volumen flotante se despliega antes de la entrada a la atmósfera. Se investigó el efecto de la flotabilidad en la dinámica de entrada, utilizando un modelo de entrada de primer orden. Es decir, se asumió una trayectoria de entrada bidimensional, un planeta perfectamente esférico, una gravedad constante y sin viento. Se encontró que el efecto de la flotabilidad sobre la velocidad, la desaceleración máxima y la altitud de desaceleración máxima de los vehículos de entrada al planeta es insignificante. Esto es cierto para todos los ángulos, incluso si la velocidad de entrada disminuye considerablemente por el frenado del cohete, e incluso si el diámetro del volumen flotante es muy grande (más de 500 pies). Hay un caso, sin embargo, para el cual el efecto boyante no es del todo insignificante, aunque todavía pequeño. Este es el caso de la entrada deslizante en equilibrio. Por ejemplo, para relaciones constantes de sustentación-resistencia de 0,1 y diámetros de volumen esférico flotante de 300 pies, la desaceleración máxima de aire se reduce en un 2,6 % para Marte y un 1,8 % para Venus desde el valor de la desaceleración máxima para vehículos de entrada no flotantes. Para relaciones de sustentación-resistencia constantes de 1,0 y diámetros de 300 pies, la desaceleración máxima se reduce en un 0,8 % para Marte y un 0,7 % para Venus.

Sin embargo, como era de esperar, el resultado es que el efecto de flotabilidad es insignificante .

Gracias por su respuesta, este estudio habla de la presión atmosférica de la Tierra, en la que el efecto de flotabilidad es insignificante, los paracaídas funcionan mejor. ¿Qué pasa con Venus, 90 atm de presión y un módulo de aterrizaje ligero?
Está mezclando dos pasos diferentes en su pregunta: el frenado (donde necesita un escudo térmico; en la atmósfera superior, donde la presión es <1 ATM, incluso en Venus) y el descenso donde la flotabilidad puede ser significativa.
Pregunta editada, @Antzi Me gustaría mezclar los dos, pensando en una solución en la que el módulo de aterrizaje frene completamente hasta que toque el suelo.
Un diseño más práctico probablemente desplegaría un globo una vez que se alcance una velocidad segura.
Desplegar algo es una acción más (posible falla) que no hacer nada confiando en un escudo térmico flotante. Esa es la idea detrás de la pregunta subsidiaria anterior.
@uhoh, el meteorito que explotó en la atmósfera terrestre entró con una velocidad mucho más alta (órbita altamente elíptica) que si tuviera una órbita terrestre circular muy baja, comenzando suavemente a frotar la delgada atmósfera superior. Venera logró no ser destruida en el descenso, y la presión crece con un gradiente progresivo hasta llegar a 90 atmósferas (en Venus). Eso es lo que quise decir en la pregunta subsidiaria anterior.
@qqjkztd ¿Podría agregar enlaces que muestren de dónde son los dos gráficos de atmósfera? Siempre es una buena idea dar crédito a la fuente original, pero en este caso creo que son muy interesantes y me gustaría leer más. ¡Gracias!
Enlaces @uhoh agregados en la pregunta principal; Reescribiré la pregunta subsidiaria para hacer una nueva en relación a esta, gracias
enlace no cargando
@Muze Agregó un nuevo enlace y citó el párrafo relevante. Busque AD0642361 en caso de que se vuelva a romper.
Frenado de Arquímedes para Venus lander de baja densidad + pregunta subsidiaria
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 1v