¿Es posible actualizar los trajes espaciales para que puedan sobrevivir al reingreso y luego lanzarse en paracaídas como Felix Baumgartner?

Leyendo la respuesta de David Frost en este momento, recordando al alce, solo pensé: ¿un ballute aumentaría la supervivencia del alce?

Un ballute es un paracaídas inflable. Puede implementarlo en una etapa mucho más temprana en el reingreso que un paracaídas convencional. El resultado es que más del calor de reentrada es absorbido por el ballute y menos por lo que sea que esté unido a él. Por lo tanto, se necesita menos protección y puede desacelerar las cargas más frágiles. También se está considerando para aterrizajes en Marte.

Esta es una fotografía real de un ballute cuando comienza a inflarse, desde 2012 (cruce entre un globo y un paracaídas)

Un ballute final grande tiene la ventaja de que puede desorbitar grandes cargas con una protección mínima, ya que la desaceleración ocurre más arriba en la atmósfera y la mayoría de los efectos están en el ballute posterior en lugar de la carga útil. Página en nasa.gov

Y resulta que en 1966, alguien tuvo esta idea, o muy similar, un globo. Gracias por Ben Brown por contarme esto en los comentarios.

“Nave espacial de rescate tripulada estadounidense. Estudio 1966. El concepto Rockwell SAVER proporcionó el regreso de un solo miembro de la tripulación en su asiento de eyección. Una tapa nasal del tamaño del asiento absorbió la mayor parte del calor de reentrada. El resto se disipó a través de un enorme inflable globo desplegado desde el asiento “. AHORRO

Ver también Paracone / MOOSE / SAVER / AIRMAT: Escape Pods from Orbit

Más sobre estos primeros diseños aquí:
Rescate espacial (página 258)

Más recientemente, la idea de un diseño tipo ballute ha vuelto a ser favorable.

Primero un diseño ruso, que fue probado un par de veces alrededor del año 2000:

IRDT
Pesaba 100 kg y podía devolver una masa de hasta 250 kg de la EEI, tenía un proceso de dos etapas que primero inflaba la cubierta protectora inflable y luego un anillo a su alrededor para obtener más resistencia a altitudes y velocidades más bajas. Finalmente, para una carga frágil como los humanos necesitaría un tercer método para reducir la velocidad de aterrizaje.

Desafortunadamente, en sus pruebas no pudieron encontrar el vehículo después del reingreso, por lo que no pudieron evaluar qué tan bien funcionó o no, y el proyecto se detuvo.

Pero la NASA está investigando esto nuevamente, se ha vuelto más fácil ahora, debido a los nuevos materiales, y está trabajando en esto ahora:

La NASA lanza el prototipo de escudo térmico inflable hipersónico (2012)

Ahora están trabajando en un desacelerador supersónico de baja densidad: la idea es que un ballute saque un paracaídas

Primer vuelo de prueba LDSD fue un éxito

Todavía están trabajando en el paracaídas, es posible que recuerden la noticia en junio de este año: el enorme paracaídas supersónico se rompió en pedazos en la prueba ‘Flying Saucer’ de la NASA, pero el ballute funciona brillantemente en las pruebas (originalmente se pensó que era el elemento más arriesgado ) inflando en menos de medio segundo.

Aquí hay un par de fotos en acción de la segunda prueba.
y en color:
Gracias a Mark Adler (ver comentarios)

La otra idea es, ¿podría un MOOSE más elaborado tener la forma de un cuerpo elevador? ¿O más como uno de todos modos? Al levantarlo significa que pasa más tiempo en la atmósfera superior, por lo que tiene más tiempo para disipar el calor y no hace tanto calor. También ayudaría con la orientación automática.

Esa fue la idea del Crew Return Vehicle
De una forma u otra, tiene la misma cantidad de energía cinética para disipar, y mucha, por lo que veo cuatro formas de hacer que pueda sobrevivir, al menos con tecnología de futuro cercano.

  • Aeroshell o recubrimiento que absorbe gran parte del calor para que no te afecte . En el futuro tal vez tendremos revestimientos delgados que absorben y reflejan todo el calor. Hasta ahora no tenemos eso, así que solo tienes el Aeroshell, con una gruesa capa ablativa para hacer el truco.
  • Ballute grande u otro componente que absorbe todo el calor en lugar de usted
  • Levantar el cuerpo u otro método para extender el calor durante un período de tiempo más largo , esto también podría incluir cohetes de descenso para levantar durante el reingreso, o cualquier otro método de propulsión tecnológica futuro, la idea es mantenerlo en la atmósfera superior durante más tiempo disminuya la velocidad con una disipación de calor más lenta en la atmósfera superior más delgada.

Si se expulsa de, por ejemplo, la ISS, también necesitaría algo de delta v para descender lo suficientemente bajo en la atmósfera de la Tierra para que la atmósfera comience a tener un efecto en usted. De lo contrario, pasarías años orbitando antes de descender gradualmente. Incluso si pudieras saltar tan rápido como puedas lejos de la nave espacial de la que estás escapando, eso no está lo suficientemente cerca del delta v para llegar a la región con una resistencia considerable.

Entonces necesitarías un motor de cohete o algo así para hacer eso, como con MOOSE. Pero con la tecnología actual no tendría nada como suficiente delta v total para actuar como un cohete de elevación para mantenerte en alto mientras bajas la velocidad y desciendes a través de la atmósfera. Simplemente podría llevarte a la atmósfera superior, luego se necesitarían otras técnicas para suavizar tu impacto.

Si imaginamos un futuro con potencia ilimitada en un espacio pequeño, podría detenerse gradualmente con una desaceleración a la velocidad que desee, digamos un cómodo 1 g, mientras se mantiene por encima de la atmósfera, luego una vez que se encuentre sobre el Tierra, solo cae gradualmente, a la velocidad que quieras que caiga a través de la atmósfera :). Pero eso es totalmente ciencia ficción en la actualidad.

Necesitaría una unidad de propulsión lo suficientemente pequeña como para caber en un traje espacial y capaz de una aceleración de larga duración de la masa de un ser humano en más de 1 g. Si tuviera eso, podría bajar a la Tierra cómodamente sin ninguna disipación de calor.

También puedes desplazarte y viajar a cualquier parte de la Tierra. Y acelere hasta la órbita, entre en órbita, desacelere hasta detenerse sobre la Tierra y descienda donde quiera.

Pero si te estás imaginando algo como esto
no funcionaría porque, por supuesto, depende de una atmósfera.

Sin embargo, esto funcionaría si pudieras hacer que dure lo suficiente como para descender de la órbita (no es probable con la tecnología actual)

Paquete de chorro

Básicamente con la tecnología actual, para que su jet pack pueda llevarlo a la órbita o desacelerar y desacelerar cómodamente hasta detenerse, y regresar a la Tierra sin depender de la atmósfera para desacelerarlo varias veces más rápido que una hipervelocidad velocidad orbital de la bala: necesitaría colocar un refuerzo de Saturno V en la espalda :).

Sería capaz de hacerlo con el impulso de Roger Shawyer, si tiene razón sobre su potencial, lo que, sin embargo, pocos creen, excepto él mismo. Hay otras ideas sobre cómo funciona la unidad EM, si es un efecto real y no datos experimentales, pero no muchos comparten su optimismo de que podría ser lo suficientemente poderoso como para mantener a un humano flotando en el campo gravitacional de la Tierra.

Vea la respuesta de Robert Walker a ¿La comunidad científica minimiza injustamente el significado y / o la credibilidad de las pruebas de vacío duro Eagleworks EM Drive?

Como Randall Munroe señaló una vez: “La razón por la que es difícil llegar a la órbita no es que el espacio esté alto.
Es difícil llegar a la órbita porque tienes que ir muy rápido “.

Un objeto (ya sea un transbordador, una estación espacial o un cuerpo humano) que está en órbita viaja alrededor de 8 km por segundo con respecto a la Tierra. Eso es increíblemente rápido. Es por eso que se necesita tanto combustible para poner algo en órbita. Y, por el contrario, salir de la órbita significa reducir la velocidad de la Tierra. La única forma práctica de hacerlo es golpear la atmósfera a velocidades orbitales y dejar que la resistencia del aire lo desacelere. Eso significa que te enfrentas a una increíble resistencia al aire, que convierte el aire en plasma brillante. Como explica Robert Frost, si bien los transbordadores están diseñados para manejar ese tipo de resistencia al aire, actualmente no tenemos idea de cómo diseñar un traje espacial que pueda llevarlo.

Baumgartner saltó desde la atmósfera superior, ya yendo esencialmente a la misma velocidad que la Tierra, la única aceleración que enfrentó se debió a la gravedad, que fue capaz de manejar. Si hubiera sido arrojado a la atmósfera desde velocidades orbitales, habría habido un rayo de luz en forma de Félix en el cielo.

Quién sabe lo que puede ser posible dentro de cientos de años, a medida que las tecnologías que ni siquiera hemos soñado surgen. Quizás puedan manipular campos electromagnéticos para crear campos de fuerza impenetrables alrededor del traje.

Pero hoy, en 2013, es absolutamente IMPOSIBLE que un traje en sí mismo sobreviva porque se necesitan curvaturas específicas de un cuerpo para crear una distancia suficiente entre el cuerpo descendente y el plasma sobrecalentado que se forma a su alrededor, de modo que el objeto no se incinere.

Sin embargo, hubo estudios realizados a principios de la década de 1960 para un kit de reingreso personal de rescate. El proyecto se llamó MOOSE.

El astronauta tendría una mochila especial que, cuando se activa, desplegaría una cubierta curva detrás del astronauta. Una lata de poliuretano llenaría el espacio entre el astronauta y el dosel, creando un escudo térmico curvo en el que el astronauta se ajusta perfectamente. El astronauta usaría un chorro de gas de mano para proporcionar las retro quemaduras para desacelerar e iniciar el reingreso. En cierto punto de la atmósfera, se desplegaría un paracaídas en el pecho del astronauta.

Sería posible, pero ¿por qué lo harías? No es que puedas soltar la EEI durante una caminata espacial y caerías a la tierra. Necesitaría tener un sistema de propulsión para que pueda reducir la velocidad y luego caer a la tierra. Su traje espacial mejorado tendría que tener un motor de cohete y combustible. Entonces, por supuesto, necesitaría protección térmica y un medio para controlar su actitud mientras se cae. Tal como descubrió Félix, no puedes controlar tu cuerpo mientras caes usando tu cuerpo como superficie de control. El ambiente es demasiado delgado. Necesitas jets de control. El blindaje térmico probablemente podría resolverse, pero creo que llegas al punto en que ya no parece un traje espacial, y lo que tienes es realmente una nave espacial (que, por cierto, es lo que los astronautas a menudo llaman su trajes espaciales). Por supuesto, también necesitaría un dispositivo de comunicaciones de largo alcance, paracaídas, aire, refrigeración y probablemente algunas otras cosas en las que no he pensado.

¿Fue lo suficientemente técnico para ti o estabas buscando algo más?

Al llegar a la órbita, el problema difícil no es subir 170 millas más o menos, sino llegar a 17,000 mph. Del mismo modo, al descender, no desciende 170 millas, sino que se desacelera en 17,000 mph.

Baumgartner viajaba a 0 mph. Los astronautas viajan a Mach 20 más o menos. Esa es la diferencia. Si pudieras detenerlos, seguramente podrían lanzarse en paracaídas a la tierra sin grandes modificaciones en sus trajes. Pero viajan a diez veces la velocidad de Concorde, que fue un problema de diseño notoriamente difícil, aunque se resolvió con éxito.

Las fuerzas aerodinámicas en tus brazos, piernas, cuello y cabeza te desgarrarían incluso si tu traje estuviera hecho de un material que pudiera resistir el calor y la fricción. Una persona en este hilo había mencionado el uso de su cuerpo como timón u otras superficies de control aerodinámico. No, esto no funcionaría a menos que seas Superman. Desorbitar fuera de una nave espacial sería unos pocos segundos terribles y ciertamente morirías. El sistema MOOSE, como se mencionó anteriormente, fue la mejor idea que se le ocurrió hasta la fecha, y con las mejores posibilidades en los estudios de supervivencia, todavía no se consideró que valiera su peso en el vehículo de lanzamiento.

Tendría que aumentar MUCHO su área de superficie para reducir la velocidad antes de sumergirse profundamente en la atmósfera y arder. Una parte posterior del cálculo del sobre sugiere que un ballute de 15m de ancho podría hacer el trabajo.

La caída libre desde la altitud tampoco es trivial. Es posible entrar en un giro supersónico que literalmente te separa a la mitad de las fuerzas centrífugas.

Una alternativa es usar un motor JATO o similar para perder la velocidad orbital suficiente muy rápidamente. Sin embargo, dispararlo de manera estable sería casi imposible.

Aquí hay una idea de un juego de rol en la década de 1980: el kit de reentrada atmosférica