Küsimus:
Kas tiheda gaasi, näiteks ksenooni pilv võib ohtlikku asteroidi kõrvale juhtida?
Koko the Talking Ape
2015-06-06 10:15:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Löökkatsekehade või lõhkekehade eeliseks on see, et nad ei pea sobitama kiirust Maaga seotud asteroidiga, seega on need odavamad ja kiiremini käivitatavad (või nii ma saan aru) ja tuvastamine ei pea olema nii vara. Kuid neil on oht asteroid killustada ja probleemiga raskem toime tulla.

Miks mitte siis saata rakett, mis laseb sissetuleva asteroidi teele tiheda gaasipilve, näiteks ksenooni või isegi ühe neist heksafloriidgaasidest? Pilv ei oleks väga tihe, kuid see oleks tohutu ja suhtelised kiirused võivad olla tohutud. Pilv ei aeglustaks asteroidi mitte kineetilise mõjuga, vaid aerodünaamilise pidurdusega. Ma arvan, et keeruline osa oleks vabastamise ajastamine, et gaas liiga laiali ei hajuks. Kas see võib asteroidi märkimisväärselt kõrvale juhtida?

Stsenaarium, mida ma ette kujutan, on järgmine: märkame saabuva asteroidi. Käivitame trajektooril raketi, et mööduda asteroidi eest tihedalt. Kui rakett jõuab sellesse punkti, eraldab see gaasipilve, nii et asteroid peab seejärel sellest läbi minema. Seda võiks teha mitu korda järjest.

Ma ei kujuta ette pilve, mis ümbritseb Maad (meil on see juba olemas) või ripub kosmoses mitu päeva või nädalat. Kujutan ette kiiret sondi, mille eesmärk on ristuda sissetuleva asteroidi teega, plahvatades siis võib-olla millisekundit enne, kui see ületab asteroidi tee. Selles millisekundis laieneks gaasipilv tohutult suureks, võib-olla kilomeetrite laiuseks, millest asteroid läbi peab minema. Mitu sondi võiks üksteise järel luua hulga laienevaid pilvi. Ehkki gaasipilv laieneb kiiresti, vähendades selle tihedust, võtaks korralik arvutus seda aja jooksul integreerides arvesse. Ilmselt kehtivad vedeliku dünaamikast tulenevad mõisted nagu tõmme või šokk, sest need kehtivad sama haruldaste meediumite suhtes kui päikesetuul.

Nii et küsimus on tegelikult selles, kui palju aerodünaamilist takistust võiks vaakumiks paisuv gaasipilv avaldada suuremat asteroidi? Kas see võib oluliselt muuta asteroidi kulgu või kiirust?

(Vähemalt kaks inimest, üks kuulus astronoom Eugene Shoemaker, on soovitanud sarnaseid ideid, Wikipedia andmetel.)

(Teine küsimus küsib, kas kruusapilv võib kineetilise löögiga asteroidi kõrvale pöörata, ilma et see laiali läheks. See on teistsugune ettepanek. Erinevad on ka muud vedelike või gaasi käitumist puudutavad küsimused.)

Tuumad on vastus. Külmas gaasis pilves pole energiat.
@Deer Hunter: Täname! Kuidas on gaasi temperatuur asjakohane? Oletan, et mõtlete kineetilist energiat. Esitasin, et pilv aeglustaks asteroidi aerodünaamilise tõmbe, mitte kineetilise mõjuga, st gaas on vedelik, mitte üksikute osakeste kogum nagu killustikupilv. Asteroid tekitaks lööklaine, turbulentsi jne.
@KokotheTalkingApe Probleem on täpselt selles, et gaas on vedelik. Vedelik käitub rõhu puudumisel nagu üksikute osakeste komplekt.
Seotud: [Kas saaksime praeguse tehnoloogiaga toime tulla asteroidiohuga?] (Http://space.stackexchange.com/q/7960/4660).
@called2voyage, minu arusaam on, et vedelik ei toimi mingil juhul nagu üksikute osakeste kogum; kui see juhtub, siis pole see vedelik. Minu stsenaariumi kohaselt ei hajuks gaasipilv koheselt üksikuteks osakesteks, vaid püsiks vedeliku moodi mõnda aega, näiteks millisekundi ja mõne minuti vahel. (Nüüd järele mõeldes on päikesetuul kogu aeg vedel, kuna sellel võivad olla lööklained.) Küsin, kas asteroidile avaldatav aerodünaamiline takistus oleks märkimisväärne.
See võib veidi aidata: http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=4455 Üks võimalus mõelda kosmoses olevale gaasile (või külmutatud gaasile) on mõelda karbi marmorist tühjendamisest ülalt. kõrghoonest - marmorid triiviksid üsna kiiresti üksteisest laiali - liikudes väikeselt mahult üsna laiali ja see on lihtsalt juhuslik liikumine. Gaasil on kosmoses kõrge rõhk, mis põhjustab selle laiali lendamise, tõenäoliselt esialgse rõhu korral umbes helikiirusega.
@userLTK, Absoluutselt, üsna kiiresti. Niisiis, kui kiiresti? Millises keskkonnas on helikiirus? Mida see missiooni jaoks tähendab? Kas sellel oleks märkimisväärne erinevus?
Ma oleksin pidanud tõenäoliselt ütlema (ja see on oletus) helikiirus algsel temperatuuril ja rõhul. Kui lahku lennata, pole tühjas ruumis palju selle aeglustamiseks. Anyhoo - leidsin paar sarnast küsimust selle küsimusega. http://physics.stackexchange.com/questions/23588/if-i-take-a-bottle-of-air-into-space-and-open-it-where-does-it-go ja http: // physics.stackexchange.com/questions/98666/water-in-vacuum-or-space-and-temperature-in-space ja http://physics.stackexchange.com/questions/1102/a-water-drop-in- vaakum
@userLTK: Kumbki küsimus pole minu omaga sarnane. Need käsitlevad gaaside või vedelike käitumist vaakumis, mida ma tean. Nad hajuvad kiiresti. Nii et minu küsimus on jällegi, kui suurt tõmmet võiks kosmoses laienev gaasipilv (kui see vajab ütlemist) avaldada suurele asteroidile? Arvestus peaks ilmselt integreerima ajahetke, kuna pilve tihedus ei ole konstantne. Samuti oleks sulgemiskiirus tohutu. Planeetidevaheline ruum on juba piisavalt tihe, et tekitada kosmoseaparaadil mingisugust tõmmet. See on väga-väga väike, kuid on olemas.
Teie küsimus on vastuste põhjal õppides muutumas. See loob liikuva väravapostide olukorra, sellised muudatused muudavad vastused sageli kehtetuks. Näiteks osa minu vastusest enam ei sobi, sest kirjutasin selle pilve ajal teie kontseptsiooni jaoks võimalikult tihedalt. Olete sellesse kontseptsiooni liiga palju investeerinud, see segab teie võimet teemat õppida. Seda plaani ei saa kuidagi kohandada nii, et see töötaks. Tundub, et teile meeldib töötada plaanide õppimise viisina. Hea - aga vali nüüd teine, see hoiab sind tagasi.
Aitäh, @briligg,. Ma tean, et see näeb välja selline. Kuid tegelikult eeldasin ma oma küsimuses liiga palju. Eeldasin, et reageerijad üritaksid parima stsenaariumi (suured kiirused, õige ajastus jne) tagasi lükata. Samuti eeldasin, et vastajad teavad, et ma tean, et ma tean, et gaas paisub kosmoses (see on keskkooli teadus.) Ja ma arvan, et eeldasin, et kõik siin on insener. Otsitav vastus nõuab vedeliku dünaamikale rakendatavat arvutust, mis on natuke sügavam kui vedeliku dünaamika klass, mille ma ülikoolis õppisin. Nii et ei, ma pole tegelikult midagi õppinud, välja arvatud see, et pean kõik välja kirjutama.
tihe gaasi pilv, näiteks Jupiter, peegeldas juba palju ;-)
Kolm vastused:
userLTK
2015-06-06 11:23:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Gaas võib kosmoses liikuvate objektide pidurina toimida, tegelikult on NASA kosmoseaparaatidega neljal korral pidurina kasutanud (planeetide) atmosfääri. (redigeeritud, parandus juhiti tähelepanu kommentaaridesse).

Kuid kosmosesse ei ole eriti otstarbekas luua gaasipilvi. Gaas vajab ühtekuuluvuse säilitamiseks raskust. Kosmoses muutuks gaasipilv väga laialivalguvaks ja leviks väga kiiresti - isegi raske gaas.

Kruusapilv oleks parem kui gaas, kuid kumbki ei anna raketile mingit eelist. Pole mingit kasu juhuslike objektide kogu jätmisest kosmosepainetamiseks kahel põhjusel. Üks, ruum on väga suur, nii et vajamineva materjali hulk oleks tohutu (ja see ei jääks ka õigesse kohta), ja kaks, gaasi- või kruusakera kosmoses paiskuks sama tõenäosusega midagi maa nagu eemal.

Tõeline nipp on näha täpselt, kuhu midagi suundub ja kui see on suunatud maa poole, anda talle väike tõuge enne, kui see maale jõuab.

Ma ei kujuta kosmoses ette juhuslikku gaasipilve. Kujutan ette väga täpselt suunatud raketti, mis ristub konkreetse asteroidi trajektooriga ja vabastab vahetult enne ristmikule jõudmist gaasipilve, mille asteroid peab siis läbi kündma, samas kui gaas pole täielikult hajunud. Ma arvan, et selliseid rakette võib olla mitu, vabastades asteroidi teelt pilvede joone. Jällegi pole vaja kiirust sobitada asteroidiga, mis nõuab kütusega sondi, seega rasket, seetõttu kallist ja raskesti käivitatavat. Ja mingit võimalust asteroidi killustamiseks.
Noh, ma ei ole siin kõige targem tüüp, kuid arvan, et see toimiks ainult siis, kui pilv vabastatakse vahetult enne kokkupuudet asteroidiga, näiteks vähem kui 2 sekundit enne lööki, võib-olla vähem kui 1 sekund. Toatemperatuuril liiguvad õhumolekulid umbes 1000 MPH juures. Seda pole baasjoonena kasutades raske mõista, kui kiiresti kosmoses pilv välja maksaks. Aga kui see on ajastatud vabastama vahetult enne kokkupõrget asteroidiga, arvan, et see on kindel idee.
Kas Messenger kasutas tõesti Veenuse atmosfääri aerobrakteerimiseks? [See artikkel] (https://en.wikipedia.org/wiki/MESSENGER#Two_Venus_flybys) ütleb, et kaks Veenuse kärbes olid vastavalt 2992 ja 398 kilomeetri kõrgusel; [see üks] (https://et.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Venus) ütleb, et atmosfääri "kõrgus" on 250 km, ülemise piiriga 350 km.
Vabandust. Sul on õigus, ma eksin. Nasa on seda teinud 4 korda, kuid Messenger ei teinud seda. Messenger aeglustas Veenuse ümbrust (Merkuuri ümbruse orbiidile jõudmiseks pidi see aeglustuma, kuid see ei olnud üks käsitööst, mida Aerobreaked tegid (või on see Aerobroke?). Allikas: http://en.wikipedia.org/ wiki / Aerobraking ja http://www.space.com/11147-nasa-mercury-spacecraft-surprising-facts-messenger.html Mäletasin valesti.
@userLTK peaks olema Aerobraked. Pidur on seade aeglustamiseks. Piduri minevik on katki. "Aerobroke" on see, mida te nimetate alarahastatud NASA-ks.
kim holder
2015-06-07 00:34:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Võib olla kasulik mõista kaasatud skaalasid, et mõista, miks gaas oleks ebaefektiivne. Kivine asteroid, mille kerakujuline kuju on 50 m, on tõenäoliselt minimaalne suurus, mis võiks olla väärt paigaldamist missioonile (vähemalt väidetavalt, eriti kui me oleme kosmosesse palju laienenud ja sellised asjad pole enam nii rasked). Sellise objekti hinnanguline mass on umbes 170 000 tonni. Selle kiirus oleks tõenäoliselt umbes 25 km / s.

Kui SLS oleks töötanud ja saaksime saata missiooni selle kõrvalepõikamiseks, kui see asub Maa naabruses (mööda orbiiti läbisõidul üks kuni paar korda enne möödumist) mille tulemuseks võib olla löök), on maksimaalne gaasi kasulik koormus, milleni võiksime jõuda, ehk 10 tonni 1 .

Kui teil õnnestub see 10 tonni gaasi asetada otse asteroidi ette pilve, hajub see kohe, kui asteroid seda läbib. See on vaakumiga ümbritsetud osakeste kogum, need osakesed liiguvad üksteisega põrkudes suurel kiirusel juhuslikes suundades ja paisuvad vaakumisse ülikiiresti. Selles olukorras lohistamine ei kehti. Asteroid ei ole objekt, mis liigub läbi vedeliku mere, mis avaldab talle survet igast küljest, see on suurem ja palju raskem kui tabatav gaasipilv, mille see hajutab koos ühe objekti dünaamikaga, mis tabab mitut väikest objektid. Gaasipilv võib näidata vedeliku suhtes analoogset käitumist, kui see on püsinud piisavalt tihe, kuid see sarnaneb pigem sellega, kuidas lehehunnikust läbi joostes on selliseid nähtusi nagu vedelikud. Mõju viib osakesed teelt kõrvale ja külgedele, see pole tegelikult nagu lohistamine.

Mõelge, et kõik pumbad töötavad osalise vaakumi loomisega, mille vedelikud täidavad kohe. Gaasi vabastamine peaaegu täiuslikusse vaakumisse on sama, nagu ümbritseda seda täiusliku pumbaga ja imeda korraga väljapoole igas suunas.

Kasuliku koormuse suurus loomulikult aja jooksul suureneb, kuid see ei oleks kunagi efektiivsem kui muud võimalused.

1 Orioni MPCV kuivmass on 21 tonni, kuid see pole mõeldud sellistele missioonidele, mille delta V see vajaks. 10 tonni on kokku lahtine prognoos sellest, mis võib kasuliku koormuse jaoks jääda, kui delta V maht on täidetud
Ma ei saa aru, miks lohistamise mõiste ei kehti. Isegi kui gaasipilv oleks löögi ajal väiksem kui 50 m (mis tundub võimatu), vastaks see ikkagi asteroidile ja voolaks selle ümber, tekitades vastupanu. Samuti on kõik vedelikud osakeste kogumid, kuid vedelikud on piisavalt tihedad, et edastada liikumist ja survet, samal ajal kui need vastavad objektidele (minu väga ligikaudne vedeliku määratlus). Pilv püsiks selgelt vedeliku moodi isegi siis, kui see oleks vaid hetkeks. Nagu ma eespool ütlesin, on isegi päikesetuul ise vedeliku sarnane, kuna see kannab lööklaineid.
Lööklained tekivad siis, kui Maa magnetväli satub päikese koronaalse massi väljutamisse, milleks on miljardeid tonne laetud plasmat. Dünaamika selles olukorras on tingitud nähtuste suurusest, asjaolust, et see väljutatakse suurel kiirusel, ja asjaolust, et laetud kujul reageerib see päikese magnetväljale. Isegi siis on mass Maale jõudmise ajaks väga hajus.
Päikesetuules olevad osakesed on samuti laetud ja käituvad seega päikese ja teiste kehade magnetväljadega suhtlemise tõttu. Neid võib nimetada ka tuuleks, kuna nad voolavad päikesest pidevalt igas suunas välja ja seega on nende pidev tihedus.
@brillig, Minu väide on see, et isegi väga haruldane gaas võib toimida nagu vedelik, see tähendab, et see võib avaldada vastupanu. Minu küsimus on juba mitmendat korda, kui palju lohistatakse?
@KokotheTalkingApe, lähtudes võimalikult optimistlikest eeldustest, vähendab 10-tonnise gaasi kogutõmme 170 000-tonnise asteroidi kiirust 25 km / s 24,997 km / s.
@Mark, aitäh! Kuidas sa tead, et? Lootsin näha mõningaid arvutusi.
Ma käsitlesin seda kui täiesti mitteelastset kokkupõrget (asteroid pühib kogu gaasipilve üles ja kannab seda mööda) ja rakendasin impulsivalemi konserveerimist.
@Mark Mind üllatas juba 3 m / s aeglustumine, kuid polnud kindel, et oleks aus paluda teil oma eeldusi ja arvutusi kommentaarides selgitada. See, mida te kirjeldate, ei ole lohistamisprotsess ja on nii ebatõenäoline, et selle tootmiseks on vaja [lõpmatut ebatõenäosuse draivi] (http://hitchhikers.wikia.com/wiki/Infinite_Improbability_Drive).
Vedelikud ei täida pumpade osalist vaakumit "kohe"; pigem piirab neid (muu hulgas) helikiirus selles vedelikus. Tihendusjõud tekib siis, kui objekt liigub helikiirusest kiiremini ja lükkab seetõttu vedeliku massi edasi. See on üsna oluline nüri objektide, näiteks asteroidide või kapslite uuesti sisenemise puhul.
uhoh
2016-04-14 04:54:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Oletame, et tabate ohtliku objekti ühel orbiidil enne, kui see maa peale satub. See tähendab, et sinna on jäänud umbes miljard kilomeetrit, ja soovite seda suunata näiteks 10 000 kilomeetri (peaaegu maa läbimõõduga) võrra. See on hoogu (väga) jämedalt öeldes kümme miljonit osa.

Sel juhul vajate seda "kraami" pilve kinni püüdmiseks, mille mass on samuti (väga) umbes jämedalt öeldes kümme massiosa. Eeldades sarnast tihedust, tähendab see, et teie asjad - raketis - enne paisumist - on 1/100 000 ^ 0,33 või umbes 1/50 ohuteguri suurusest või massist.

Kui teie oht on 1 km läbimõõduga tihedusega 3 g / cm ^ 3 ja teie vedelal ksenoonil on sama tihedus (see on ka), vajate keetmiseks 20 meetri läbimõõduga vedelat ksenooni palli, muutuvad gaasiks ja siis jäävad paigale. Muidugi, kui minna on palju kaugemale, võite kasutada vähem massi.

Kui teie kruusa (" mikro -impaktor") pilv või tahked osakesed (" nano -impaktor ") pilv ehk molekuli (" pico -impaktor ") pilv vabaneb ruumis, siis on see orbiidil - an orbiidil - meeldib see teile või mitte - päikese ümber.

See tähendab, et kui soovite, et see püsiks ohtliku objekti ees pikka aega, peaks see olema samal või sarnasel orbiidil - koos lihavõttemunaga, et see võiks liikuda kummaski suunas . Nii et võite selle asetada tagurpidi orbiidile ja maksimeerida hoogu.

Kõik ülalnimetatud löökkatsepilved töötavad sarnaselt - olgu need siis molekulaarsed kokkupõrked või kruusakokkupõrked, kokkupõrked "eemaldavad" hoogu ohtlik keha lõdvalt öeldes. Neil kõigil on mõni kleepuv murd - kleepumine on hoogu edasiandmiseks poole tõhusam kui tagasilöömine.

Termin "vedelik" viitab ligikaudsele - ajutine molekulide olemasolu unustamine ja teesklus, et teil on ühtlane materjal. See ja äärmiselt kasulik lähendamine, kuid siin peaksime jääma vaid mõnevõrra realistlikuma ülevaate saamiseks gaasist kui üksikutest löökkatsekehadest ja impulssülekandest.

Molekulaarsete osakeste pilve ja suuremate osakeste pilvede erinevus on kokkupõrgete suhteline kiirus ja mõju. Kui mõelda temperatuurist kui kineetilisest energiast osakese kohta, siis mida kergem on osake, seda suurem on antud temperatuuri kiirus.

Kuid selleks ajaks, kui gaas laieneb 1 meetrilt kümnele kilomeetrile, on see tõesti väga kõrge vaakum (UHV). Keskmine vaba tee on sama suur kui pilv ise. Pärast paisumist on nüüd "külm" - selles mõttes, et juhuslik liikumine on madal, kuid kiirused on nüüd "järjestatud". Molekulid lähevad endiselt kiiresti, kuid radiaalselt paisuvad.

Kui gaas jahtub ruumis paisudes, siis molekulid ei aeglusta ega peatu. "Külm" viitab lihtsalt liikumise juhuslikule osale. Tellitud osa (paisumine) jätkub umbes sama keskmise kiirusega.

Punch line: Nii et kui soovite oma tahkeid osakesi paigal hoida (see tähendab - kõik ühel orbiidil) kauem, siis ei pruugi molekulid olla parim panus, kuna nende paisumiskiirus on kiireim.



ⓘ
See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...