Komentáře k příspěvku
Vyletí balón do 60-ti kilometrů?

Martine, tvůj výpočet je správný a došel jsi k rozumným výsledkům. Akorát mám pocit, že na podobné závěry nemáme dost informací. Například nevíme (nebo alespoň já nevím), zda-li plyn v balonu nebude třeba zahříván...

Skvělé, díky, Martine. Prošel jsem tvoje výpočty a dospěl jsem ke stejným číslům (musím přiznat, že odstraňování koroze z gymnaziální fyziky a chemie mi trvalo asi hodinu a to to byly moje oblíbené předměty).

Zaujal mě rozpor výpočtu atmosférického tlaku s hezkým obrázkem struktury atmosféry ve článku o meteorologii, na který odkazuješ. V tom obrázku mají tlak v příslušné výšce ve zlomcích pascalu.

Ale teď k závěrům - v podstatě sis sám odpověděl. Podle dostupných materiálů je plánovaná délka válcového orbitálního ascenderu 1800 metrů. Řekněme, že průměr válce bude 200 metrů. Objem je pak v řádu 56 miliónů metrů krychlových, čili asi 28 krát víc než počítaná koule se vztlakem 1 tuna. Počítáme-li s materiálem 20g/metr čtvereční, je hmotnost obalu necelých 24 tun, takže zbývají 4 tuny na užitečný náklad. Předpokládám, že ve výškách 40 až 60 kilometrů nezuří silné proudy ani jiná nebezpečí, takže obal může být skutečně z lehkého materiálu (spíš asi nepropustného než nějak odolného, aby hélium neunikalo).

Celý vtip je právě v trojfázovém výstupu. Konstrukce balónu pro výstup do 30 až 40 km bude samozřejmě zcela jiná od orbitálního ascenderu, který by létal mezi 40. až 60. km. Mimochodem rekord nepilotovaného héliového balónu je něco přes 50 km.

Jako daleko větší problém vidím urychlení balónu na orbitální rychlost - čili jak se dostat z těch 60 km do 100 km na orbitu. Takže, kdyby to někdo uměl spočítat... ;-)

Konkrétně jaký příkon by musel být iontový motor, aby dotyčný dvoukilometrový balón urychlil na 7.9 km/s? Atmosféra v 60 km bude asi přeci jen klást nezanedbatelný odpor takovému tělesu.

[1] Máš naprostou pravdu, že je možné, že by plyn v balónu zahřívali. Vzhledem k tomu, žebalón je válcový, je to jediná rozumná cesta k tomu, aby udrželi jeho tvar v rozumné podobě. Zahřátím se tlak plynu v balónu zvýší a tím se jakoby zpevní. Na výsledky toho, co jsem spočetl to ovšem vliv nemá.

[2] Ad rozpor v tlaku

Přiznám se, že když jsem odkazuval, vůbec jsem si toho nevšimnul (hledal jsem něco, odkud by byla zřejmá teplota ve výškách). Tlak v 60-ti kilometrech jsem vypočetl ze vztahu v druhém odkazu tzn. p(x+h)=p(x)*e^(-ró*h*g/p(x)). Ten vztah je určitě v pořádku (Je tam zanedbána změna gravitačního zrychlení s výškou, ale na 60 km se to zanedbat dá.) a drobné odlišnosti ve vstupních hodnotách by nemohly dát takový rozdíl. Navíc výsledek odpovídá (jak jsi vypočetl) tomu co vypočetli v JP Aerospace i tomu héliovému balónu v 50 km.

Ad závěry

Díky, že jsi to spočítal pro plánovaný případ, měl jsem to udělat už já. :-)

Ad urychlení

Myslím, že by to bylo možné spočítat (Už by to rozhodně nebylo tak jednoduché), ale tady opravdu nemáme dost informací. Hodně by záleželo na tom, zda by využívali i aerodynamického vztlaku (z obrázků orbitálního ascenderu se to tak jeví - křídlo má profil (tzn. další zhoršení poměru objem/povrch)) nebo to jen tlačili jako raketu.

Ahoj pánové,

je zřejmé (a nejen z výpočtů), že čistým balonem to nahoru nepůjde. Tedy pokud bude konstruován jako balon.

Ale dávám tu k zamyšlení tento model. Tvar navrhovaného balonu je šíp. Ten může fungovat jako vztlakové těleso a tedy v atmosféře neustále zrachlovat. Pokud bude mít jednoduchý přídavný motor, můžeme mu udělovat relativně velké zrychlení třeba jen elektromotorem. Během průletu atmosférou pak můžeme docílit (při vhodném aerodynamickém tvaru a správném řízení) i značných rychlostí (odhaduji 300m/s).

Takže pokud se nám to povede a jsme schopni udržet tuto rychlost někde do 50km, stačí pak relativně malý reaktivní motor a jsme tam ;)

Samozřejmě to nemám spočítané, jen odhaduji.

Jinými slovy jsem chtěl tímto upozornit na rychlost, kterou může vztlakové těleso nabrat i na to, že tím značně odlehčíte celé konstrukci ;)

možná se tvůrci balónu nezaleknou a použijou vodík.

Ad [2]: Pozor, ze stavové rovnice vyplývá p ~ ró/T, čili ohříváním se dá na váze náplně ušetřit, ale pochybuji, že víc než desítky procent. Jak taky uvádí fikus, v takových výškách už není třeba bát se používat vodík; ale i kdybychom to zcela zanedbali a počítali jen s teoretickým maximem 28 g/mol, zásadní rozdíl ve výsledku už to neudělá.

Problém může být spíš v tom tlaku. Rovnice pro jeho odvození je přece jen teoretický myšlenkový experiment, na který se v takových extrémních okrajích přestává dát spolehnout: v takové výšce už můžou hrát roli bůhvíjaké jevy molekulární fyziky, vytřídit se lehčí plyny od těžších, nejde zanedbat ta nekonstantní teplota atd. atd. Bohužel jsem teď zabil dlouhou dobu hledáním nějaké přehledné informace o skutečném tlaku ve stratosféře a zřejmě žádná neexistuje; a z těch rozptýlených jednotlivostí, co se dají najít (že prý reálně klesá rychleji než podle rovnice - http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/kinetic/barfor.html a nejčastěji se uvádí - http://www.atmo.arizona.edu/students/courselinks/fall99/atmo171-mcc/atmo171_f99_03.html

http://www.mcwar.org/articles/clouds.html

http://www.meteorology.gov.ws/Education/Q&A/Q1.htm

http://www.profc.udec.cl/~gabriel/tutoriales/rsnote/cp5/5-2-1.gif - že ve stratopauze 50 km je tlak cca 1 bar), se zdá, že těch 55 Pa nakonec zhruba odpovídá, nebo to bude ještě méně, a tedy pro balóny hůř.

[6] Díky za pěkné doplnění.

Plyn v balonu se da efektivne ohrat sluncem. Vykon slunecniho zareni je stejny nahore jako dole :-)

[8] To je pravda, možná je sluneční výkon ještě o něco málo větší. Tmavý povrch balónu by byl asi dobrá volba. Důležité je, jaká rovnováha se ustaví při ohřevu Sluncem a zároveň chlazením okolním vzduchem a taky zda balónu teplo vydrží v noci. Nespadne?

Pokud bude dost peněz na materiál obalu není třeba to dělat z kancelářského papíru :)

Zrovna onehdy jsem potřeboval přestřihnout kevlarovou šňůrku a nůžky nestačily, nakonec jsem to úspěšně urval pomocí dvou štípaček. (A to nebylo žádné nanoonano, ale nejlevnější rybářská šňůra.)

Actually when someone doesn't understand then its up to other visitors that they will help, so here it happens.|