К прыжку из космоса готов!

Дальний

Дальний

Старожил
Проведя в Калифорнии ряд тестовых прыжков с большой высоты, спортсмен-экстремал Феликс Баумгартнер завершил подготовительный этап проекта. Теперь он готов к финальному тестовому прыжку с высоты 27432 метра (90000 футов) и к свободному падению из стратосферы , выполнение которого намечено на это лето.
В городке Тафт, расположенном в двух часах езды к северу от Лос-Анджелеса, Феликс совершил ряд тестовых прыжков с высоты 9144 метров. В полной космической экипировке он несколько раз выпрыгнул из транспортного самолета Скайвен, чтобы привыкнуть к тому положению тела в полёте, которое является оптимальным для выполнения миссии Red Bull Stratos.
Этим летом Феликс Баумгартнер попытается превысить скорость звука, совершив прыжок с высоты 36576 метров (120000 футов). Во время прыжка он будет преодолевать километр пути менее чем за четыре секунды, что превышает скорость летящей пули. И только если Баумгартнер будет лететь на землю в стабильном положении головой вперёд, у него есть шанс избежать, возможно, смертельного вращения вокруг своей оси.
Теперь команда проекта Ред Булл Стратос собирается на свою базу в Розуэлле, Нью-Мексико, где погодные условия с июля по сентябрь будут оптимальными для полётов на стратостатах. Там начнется финальный этап подготовки к миссии, цель которой: побить рекорд высоты свободного падения 31333 метра (102800 футов), установленный Джозефом Киттингером в 1960 году.
 
Реклама
xoid

xoid

Старожил
Нижняя граница космоса - 100 километров над уровнем моря (линия Кармана). Так что к прыжку из космоса не готов.
 
Дальний

Дальний

Старожил
xoid, зато как красиво звучит!..:D
 
Tanita

Tanita

Старожил
Интересно, сколько минут тело будет свободно падать и с какой скоростью? Может ли человек выдержать такие перегрузки?
 
Л

ЛевМих

Местный
Интересно, сколько минут тело будет свободно падать и с какой скоростью? Может ли человек выдержать такие перегрузки?
Любопытная задачка для приближенного расчета в уме и без поиска справочных данных :). Попробуем в качестве развлечения себя и общества, с минимальным пояснением "опорных точек" применительно к понятиям успешно окончивших среднюю школу :). Выделение жирным шрифтом - для тех, кому интересен только результат (а не процедура расчета :D).

Свободное падение с высоты 36,5 км без учета сопротивления воздуха было бы равноускоренным, продолжалось бы 85 секунд и была бы достигнута скорость 850 м/с (это, и все остальное, считал в уме и кое-где слегка округлял, так что мог ошибиться в арифметике на несколько% :confused2:).

Однако установившаяся скорость падения человека (скорость, при которой сила тяжести уравновешивается сопротивлением воздуха) на малой высоте (при нормальных атмосферном давлении и температуре) на порядок меньше указанной выше. Точная величина установившейся скорости зависит от веса и, особенно, от подробностей обтекания, т.е., от позы, пропорций тела, конструкции скафандра и т.п. Если не лезть в дебри, то для грубой оценки можно считать, что сопротивление воздуха пропорционально квадрату скорости и, для умеренно обтекаемого тела, при скорости звука равно произведению атмосферного давления на поперечное сечение тела. Для падения человека головой вниз (см. первый пост темы) такая грубая оценка дает М=0,3, т.е., примерно 100 м/с, и такая скорость в основном достигается за время порядка 100 м/с : 10 м/с2 = 10 с. Эта оценка скорости неплохо соответствует общеизвестной установившейся скорости при затяжных прыжках с парашютом - около 50 м/с в позе с наибольшим сопротивлением воздуха (тело падает плашмя, руки и ноги раскинуты).

А вот на высоте 36 км, где давление в сотни раз ниже, величина установившейся скорости (см. ниже) даже превышает указанную выше конечную скорость свободного падения без учета сопротивления воздуха и, следовательно, эта установившаяся скорость заведомо не достигается. При комнатной температуре атмосферное давление должно экспоненциально уменьшаться в "е" раз на 8 км (на 1% на каждые 80 м высоты). Здесь "опорные точки" - нормальное давление 10 м водяного столба, плотность воды чуть меньше 1000 кг/м3 и плотность воздуха примерно 1,25 кг/м3 (из памяти). Однако на высотах от "самолетной" (порядка 8...10 км) и до многих десятков км температура понижена примерно до -60 град, и плотность воздуха при том же давлении возрастает примерно на 1/3. Соответственно, на этих высотах плотность и давление воздуха снижаются с высотой быстрее - в "е" раз на каждые 6 км.

В итоге давление на высоте 36 км должно быть примерно в 300 раз ниже атмосферного, и установившаяся скорость падения головой вперед должна быть около М=5, т.е., 1400 м/с (скорость звука пропорциональна корню из абсолютной температуры и на высоте снижается примерно до 280 м/с). Эта установившаяся скорость должна экспоненциально уменьшаться при снижении в "е" раз на каждые 6кмх2=12 км и сравняется со скоростью звука на высоте около 17 км.

Соотношение этих трех значений скорости (850, 100 и 1400 м/с) означает, что падение должно происходить следующим образом.
1) Сначала происходит почти свободное падение - со скоростью, значительно меньшей установившейся для текущей высоты.
2) По мере падения, скорость падения растет и высота уменьшается, при этом растет давление и уменьшается значение установившейся скорости. В какой-то момент скорость свободного падения сравнивается с установившейся для данной высоты.
3) С этого момента падение происходит с уменьшающейся скоростью, все время немного превышающей установившуюся скорость падения для текущей высоты.

Строгое решение этой задачи - численное интегрирование существенно нелинейного дифференциального уравнения. Однако удовлетворительная оценка может быть сделана даже без бумажки, пошаговыми вычислениями.

Момент перехода от почти свободного падения к торможению можно грубо оценить численным расчетом с "пристрелкой".
1) За 40 секунд свободно падающее тело пролетело бы 8 км, достигнув М=1,41. А на высоте 36-8=28 км установившаяся скорость снижается примерно до М=2,8.
2) За 56 секунд свободно падающее тело пролетело бы 16 км, достигнув М=2. А на высоте 36-16=20 км установившаяся скорость снижается примерно до М=1,4. Понятно, что в этой грубой модели скорость свободного падения сравняется с установившейся скоростью примерно посередине между 40й и 56й секундами - это "вилка" по артиллерийской терминологии.
3) Выстрел в середину "вилки". За 48 секунд свободно падающее тело пролетело бы 11,5 км, достигнув М=1,7. А на высоте 36-11,5=24,5 км установившаяся скорость снижается примерно до М=2.
4) Теперь ясно, что в этой грубой модели скорость свободного падения и установившаяся скорость сравняются примерно при М=1,8...1,9 (примерно 520 м/с - это максимальная скорость в таком падении), и это произойдет через 50...52 с, на высоте около 23 км. Дальше - только торможение до 100 м/с, с обратным переходом через звуковой барьер.

На самом деле уже на высоте около 30 км сопротивление воздуха становится заметным. При учете нарастающего сопротивления воздуха перед достижением максимальной скорости (сглаживание излома графика скорости) максимальная скорость заметно уменьшится, время ее достижения значительно увеличится, а высота ее достижения немного уменьшится. Оценить эти поправки простыми средствами невозможно, но я нутром чую, что "правильная" максимальная скорость - в пределах 400...440 м/с (М=1,5), время ее достижения - более 60 с, а высота - около 20 км.

Последующее падение с торможением происходит с высоты около 20 км со "среднеарифметической" скоростью 260 м/с и продолжается не менее 80 секунд (полное время падения - порядка 150 секунд), при этом среднее торможение - порядка 4 м/с2 и средняя перегрузка - около -1,4 g. Это вроде было бы безопасно (хотя отрицательная перегрузка - это всегда плохо, поскольку прилив крови к голове:cry:), но это "средняя температура по больнице". Пиковая перегрузка (по моим оценкам, которые здесь неуместны) - порядка -(2,5...3)g, а это уже серьезно (ибо к голове!).

ИМХО, в таком прыжке есть 3 серьезные проблемы.
1) Торможение не является постоянным и, следовательно, пиковое значение перегрузки значительно больше среднего - а при падении головой вперед это прилив крови к голове :cry:. Кроме того, при обратном переходе через звуковой барьер торможение может кратковременно быть еще существенно сильнее.
2) При больших и переменных аэродинамических нагрузках есть риск нарушения оптимальной позы, с катастрофическими последствиями :cry:.
3) Аэродинамическое торможение должно сопровождаться значительным выделением тепла. Это тепло в основном "сдувается", но и телу что-то достанется. В конце концов, скорость современных военных самолетов ограничена, в т.ч., проблемой аэродинамического нагрева (т.н. "тепловой барьер").

ЗЫ. Первоначально посчитал все для прыжка с 30 км, потом перечитал первый пост темы и спохватился, что планируется прыжок с 36 км - пришлось все пересчитывать:confused:.

ЗЗЫ. Я уверен, что на самом деле в таких прыжках применяются какие-то средства торможения (щитки на костюме, тормозные и/или стабилизирующие парашютики...), и реальные скорости хотя бы в 1,5 раза меньше (скорее всего, максимальные дозвуковые), а времена - во столько же раз больше, чем приведенные в моем расчете. Но все равно это страшно...

ЗЗЗЫ. Поправка в связи с крайним прыжком Бесстрашного Феликса - см. http://aviaforum.ru/showthread.php?p=1141528#post1141528 (30.07.12) :confused2:.
 
Последнее редактирование:
Wellensteyn

Wellensteyn

Местный
Последнее редактирование:
Л

ЛевМих

Местный
Интересно, сколько минут тело будет свободно падать и с какой скоростью? Может ли человек выдержать такие перегрузки?
Tanita, почитайте: http://www.popmech.ru/article/4824-pryizhki-iz-stratosferyi/ , http://www.testpilot.ru/review/notes_p/19.htm
Я не Tanita :), но, тем не менее, прочитал. В общем, очень интересно :D. В частности, подтвердилось мое предположение (см. ЗЗЫ в http://aviaforum.ru/showthread.php?p=1132869#post1132869 ), что подобные прыжки обычно совершались с какими-то средствами стабилизации и/или торможения, а прыжок Е.Н.Андреева с 25 км - даже плашмя (ниже - цитата из второй ссылки).
... Отделившись от гондолы, Андреев 30 секунд летел спиной вниз, чтобы уменьшить теплоотдачу гермошлема и не дать замерзнуть его остеклению. Скорость падения в разреженной атмосфере была около 900 км/час. Потом он повернулся лицом вниз и начал осуществлять управляемый полет. ...
Но прямого ответа на вопросы Tanita в этих текстах нет. Более того, в Популярной Механике по части параметров прыжков - в основном бессвязные наборы чисел, и числа в этих наборах иногда противоречат друг другу.

Вообще, в таких вопросах я давно привык больше доверять своим оценкам, чем числам, приводимым популяризаторами :confused2:. Проблема в том, будут ли использоваться средства торможения.в планируемом прыжке. Из доступной информации это непонятно, а искать лениво, но подозреваю, что предполагается стабилизирующий парашютик с заметным тормозным эффектом. Однако все равно страшно...
 
Последнее редактирование:
Tanita

Tanita

Старожил
Реально страшный прыжок-скорость получается бешеная. Может просто сердце не выдержать. Тот же Киттингер сознание-таки терял, хотя долго и упорно тренировался.
 
xoid

xoid

Старожил

Австрийский парашютист Феликс Баумгартнер, известный как Бесстрашный Феликс, прыгнул с парашютом из стратосферы, с высоты 27 километров 400 метров, максимальная скорость свободного падения составила 536 миль в час. Высота, с которой был совершен прыжок, втрое превышает высотный максимум пассажирских авиалайнеров. Для того, чтобы забраться почти в космос, парашютисту потребовалась специально разработанная капсула, поднять которую удалось с помощью аэростата, наполненного гелием, и скафандр с запасом кислорода. С момента отрыва от капсулы до раскрытия купола прошло 3 минуты 48 секунд свободного падения — пишет Daily Mail.
Ранее Феликс был военным парашютистом, на его счету более 2500 прыжков, в их числе и множество совершенных в экстремальных условиях. Прыжок с большей высоты уже совершался в рамках проекта американских ВВС летчиком Джозефом Киттингером, прыгнувшим со стратостата, поднявшегося на 31 километр 300 метров в 1960 году, однако, из-за использования стабилизирующего парашюта результат не был засчитан Международной авиационной федерацией.





















http://www.ridus.ru/news/40874/
 
Реклама
Л

ЛевМих

Местный
Vik63, вот работающая ссылка на статью с теми же картинками и на основе того же первоисточника http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2178943/Felix-Baumgartner-Skydiver-Fearless-Felix-leaps-18-MILES-Earth.html

Заодно покаюсь :confused:.

1. В моем расчете http://aviaforum.ru/showthread.php?p=1132869#post1132869 я не сообразил, что аэродинамическое сопротивление у Бесстрашного Феликса, падающего головой вниз, значительно больше, чем я предполагал (ИМХО, почти в 2 раза?), из-за скафандра, большого ранца с парашютом, кислородного оборудования и т.п. В частности, громадные жесткие ботинки скафандра должны сильно тормозить. Это суть те самые тормозные щитки, которые я там упоминал в ЗЗЫ :confused2:.
Соответственно, установившаяся скорость при атмосферном давлении - около 70 м/с, а максимальная скорость, ожидаемая при прыжке с 36 км - немного сверхзвуковая (ИМХО, в пределах 300...350 м/с? - т.е., М = 1,1...1,2?). Разумеется, остальные числа в той оценке тоже "поплывут": высота достижения максимальной скорости увеличится на несколько км и т.п. Но пересчитывать лениво, да и скоро, надеюсь, все узнаем...

2. А вот стабилизирующий парашют, который я тоже подозревал там же в ЗЗЫ как тормозной по совместительству, не применяется и не будет применяться Феликсом, ибо его применение формально не позволяет считать прыжок полноценным затяжным:
... Прыжок с большей высоты уже совершался в рамках проекта американских ВВС летчиком Джозефом Киттингером, прыгнувшим со стратостата, поднявшегося на 31 километр 300 метров в 1960 году, однако, из-за использования стабилизирующего парашюта результат не был засчитан Международной авиационной федерацией.

ЗЫ.
...Интересно какова судьба аэростата и капсулы.
Еще ссылка (желтая :confused:) http://www.topnews.ru/news_id_51860.html , и там:
... Автоматическое взрывное устройство отсоединило капсулу от гелиевого реостата, после чего она без малейших повреждений успешно приземлилась на парашюте.
 
Последнее редактирование:
S

Stan

Местный
А вот первоисточник (на английском).

http://www.redbullstratos.com/

Прыжок, фото которого привёл Xoid, только один из тренировочных прыжков перед попыткой покорения высоты 36500 метров.

Кстати, Джозеф Киттингер выступает консультантом проекта и входит в группу руководства полётом.
 
voulin

voulin

Местный
А вот первоисточник (на английском).

http://www.redbullstratos.com/

Прыжок, фото которого привёл Xoid, только один из тренировочных прыжков перед попыткой покорения высоты 36500 метров.

Кстати, Джозеф Киттингер выступает консультантом проекта и входит в группу руководства полётом.
Кстати вот по этой ссылке, уже в понедельник, то бишь 8 октября, будет вестись прямая трансляция прыжка! Надо не пропустить) Я в предвкушении. Правда до конца и не верю, что человек прыгнет. Из разряда невозможного. Посмотрим!
 
Lukas

Lukas

Старожил
Из разряда невозможного. Посмотрим!
все эти работы после всплеска в 60ых были сильно стимулированы еще в 1986 катастрофой Челленджера, но тогда частного космоса еще не было, а сокращение гос.расходов американского бюджета заставил науку закрыть глаза "ну ладно, больше не взорвется". На Колумбии обычные парашюты бы уже не помогли, но заставили всех еще раз начать шевелить мозгами "а что если?" - в принципе, хотя параметры скорости/высоты на момент взрыва были запредельными для обычной авиации (19Махов, 60+км), это все же уже находилось в пределах техвозможностей человечества. Пилотов Челленджера, падавших живыми до самой встречи кабины с водой, тоже могли бы спасти обычные катапульты (или "необычные" системы покидания), если таковые были бы предусмотрены.

Посему перспективы массового космического туризма и большого числа запусков в обозримом будущем заставляет искать решения аварийных ситуаций. Как ни цинично это звучит, но для туризма это даже важнее - если гибель космонавтов, подписавшихся "стойко переносить тяжести и лишения космической службы", хоть и является национальной трагедией, но не останавливает космические программы, то катастрофа космического "ковчега миллиардеров" Бренсона, которая разом может лишить человечества десятка руководителей крупнейших мировых корпораций из Топ-100, будет не только шоком для мировой экономики, но и поставит большую букву Хэ на этом проекте и еще многих аналогичных программах.
 
Реклама
S

Seagull_JL

Тролль - прогрессор
и чо, всё ещё не летит