Что произойдёт, если мы попробуем полетать над разными телами Солнечной системы в обычном земном самолете?
Вот наш самолёт:
Сессна 172 Скайхок, возможно самый популярный самолёт в мире.
Вот наш пилот:Вот что случится, если мы запустим самолёт над поверхностью 32 самых больших тел в Солнечной системе:
В большинстве случаев из-за отсутствия на них атмосферы самолет упадет прямо на поверхность (если самолет запустить с высоты в один километр, то падение будет достаточно медленным, так что пилот может выжить — в отличие от систем жизнеобеспечения).
В Солнечной системе имеется девять объектов с достаточно плотной атмосферой. Земля, конечно, Марс, Венера, четыре газовых гиганта, спутник Сатурна, Титан и Солнце. Давайте повнимательнее посмотрим, что произойдёт на каждом из них.
Солнце: всё произойдет именно так, как вы думаете. Если место старта будет достаточно близко к Солнцу, чтобы ощущалось влияние атмосферы, то самолёт испарится меньше чем за секунду.
Марс: чтобы увидеть, что произойдёт на Марсе, мы поставим X-Plane.
X-Plane, вероятно, самый продвинутый симулятор в мире. Это результат 20-летнего труда хардкорных аэронавтов, которые используют Caps Lock при обсуждении самолётов. Программа моделирует поток воздуха, проходящий над каждым квадратным сантиметром поверхности самолёта во время полёта. Этот факт делает программу ценным инструментом для нашего исследования, так как он может точно моделировать новые конструкции самолётов и новые условия. В частности, если вы уменьшите в конфигурационном файле X-Plane гравитацию, сделаете атмосферу более разреженной и уменьшите радиус планеты, то он сможет симулировать полёт на Марсе. (Заметка: спасибо Тому Джи и парням из сообщества X-Plane за их помощь в вычислении аэродинамики в различных атмосферах).
Благодаря X-Plane мы выяснили, что полёт на Марсе сложен, но не невозможен. В NASA это знают, они рассчитали стоимость аэрофотосъёмки Марса. Хитрость заключается в том, что при такой разреженной атмосфере, чтобы получить подъёмную силу, нужно двигаться быстро. Нужно достигнуть скорости в 1 Мах для того, чтобы просто оторваться от поверхности, и пока вы летите, будет очень сложно изменить направление движения из-за инерции, а если повернёте — самолёт повернётся и при этом продолжит двигаться в том же направлении. Автор X-Plane даже сравнил пилотирование марсианского воздушного судна с сверхзвуковым океанским лайнером.
Нашей Сессне 172 не справиться с задачей. Будучи запущенной с высоты 1 км, самолёт не наберёт достаточной скорости, чтобы выйти из штопора, и врежется в марсианскую поверхность на скорости 60 м/с (217 километров в час). Если запустить его с четырёх или пяти километров, то он наберёт достаточно скорости, чтобы начать планировать — на скорости, половинной от скорости звука. Посадку никто не переживёт.
Венера: к несчастью, X-Plane не способна симулировать адскую обстановку вблизи поверхности Венеры. Но физические расчёты могут дать нам представление о том, как будет проходить полёт. Как оказалось, самолёт будет лететь очень хорошо, за исключением того, что он будет пылать все время, пока летит, а затем и вовсе перестанет быть самолётом.
Атмосфера на Венере в 60 раз плотнее Земной, она достаточно плотная, чтобы Сессна с разбега могла взлететь. К несчастью, воздух, в который она поднялась, горячий настолько, что может плавить свинец. Краска начнёт отекать через пару секунд, а остальные элементы самолёта будут быстро выходить из строя: он начнёт медленно планировать на землю, пока не распадётся от внутренних напряжений, вызванных тепловым расширением.
Гораздо лучше летать над облаками. В то время как возле поверхности творится ужас, внешние слои атмосферы схожи с земными. На высоте 55 километров человек может выжить с кислородной маской и в защитном костюме, температура воздуха и давление на Венере будут такими же, как в горах на Земле. Также вам понадобится гидрокостюм, чтобы защищаться от серной кислоты. (Плохой из меня продавец, правда?)
В кислоте нет ничего смешного, но оказывается, что область прямо над облаками — отличная среда для самолета, пока металл не начинает разъедать серная кислота. И если он способен летать в пятибалльный шторм, я это забыл упомянуть ранее.
Венера — отвратительное место.
Юпитер: Наша Сессна не может летать на Юпитере, поскольку гравитация там слишком сильна. И мощность, необходимая для поддержания горизонтального полёта, в три раза больше, чем на Земле. И, начиная полёт на высоте с дружелюбным давлением, как на уровне нашего моря, мы начинаем ускоряться сквозь ураганные ветры до скорости 275 м/с (965 км/ч), скользя всё глубже и глубже через слои аммиачного и водяного льда, пока наш самолёт не развалится. Здесь нет поверхности о которую можно разбиться, Юпитер плавно преобразуется из газа в твёрдое тело, пока вы погружаетесь в него глубже и глубже.
Сатурн: Ситуация здесь лишь немногим лучше Юпитера. Меньшая сила гравитации, близкая к Земной, атмосфера чуть плотнее, но всё же недостаточно плотная, это означает, что мы сможем побороться некоторое время, пока холод и сильные ветры не заставят наш самолет повторить свою юпитерианскую судьбу.
Уран: Уран — странный, равномерно голубой шар. Здесь также дуют сильные ветры и ещё холоднее. Но это наиболее дружелюбный для нашей Сессны газовый гигант, и нам, возможно, удастся здесь немного полетать. Но учитывая тот факт, что это практически полностью безликая планета, зачем вам это?
Нептун: Если вы собираетесь полетать на одном из ледяных гигантов, то Нептун (Девиз: "Немного синее") будет лучшим выбором, чем Уран. Есть по крайней мере облака, на которые можно посмотреть, прежде чем вы замёрзнете насмерть или развалитесь под воздействием турбулентности.
Титан: лучшее мы оставили напоследок. Когда дело дойдёт до полётов, Титан может быть лучшим выбором, чем Земля. Атмосфера плотная, но при этом гравитация очень слабая, что даёт нам подъёмную силу на 50% выше, чем на Земле, с её воздухом в четыре раза плотнее. Гравитация меньше чем на Луне, что значит летать будет намного проще. Мы сможем поднять Сессну в воздух только педальной тягой.
На Титане люди на самом деле смогут летать, используя силу своих мускулов. Человек мог бы арендовать дельтаплан и с комфортом отправиться в кругосветный круиз, используя для этого только силу своих ласт или даже махая крыльями. Физические требования минимальны: потребуется не больше силы, чем для ходьбы.
Обратной стороной (всегда есть обратная сторона) будет холод. На Титане 72 градуса по шкале Кельвина, такую температуру имеет жидкий азот. Исходя из этого, я рассчитал пару чисел, относящихся к требованиям по обогреву лёгких самолётов, и мне кажется, что кабина Сессны на Титане будет охлаждаться на два градуса ежеминутно.
Батареи продержатся в тепле ещё некоторое время, но в итоге самолёт замёрзнет и упадёт. Зонд Гюйгенс, который спустился с уже опустошёнными батареями (с учетом увлекательных фотографий того, как он падал), поддался холоду только после 26 секунд на поверхности. Этого хватило, чтобы отослать одно фото после своего приземления — единственная фотография поверхности космического тела, расположенного дальше Марса.
Если люди напялят на себя крылья, чтобы полететь, то у нас получится Титанская версия мифа об Икаре: наши крылья замёрзнут, развалятся, и мы разобьёмся насмерть.Я никогда не рассматривал миф об Икаре как урок об ограниченности возможностей человека. Я рассматривал его как урок об ограниченности возможностей использования воска в качестве связующего материала. Холод на Титане — это инженерная проблема. С правильным оборудованием, а также с правильным источником тепла, Сессна 172 сможет полететь на Титане — значит, и мы сможем.
Комментариев нет:
Отправить комментарий