E se um ônibus espacial entrasse na atmosfera de Vênus?

Dec 14 2020

Qual a diferença entre a entrada atmosférica de um ônibus espacial dos EUA em Vênus e a reentrada na Terra? Digamos que haja um ônibus espacial em uma órbita de Vênus realizando uma queima de (re) entrada. Qual seria a diferença entre a seguinte entrada atmosférica e o vôo da Terra, dada a diferente composição e densidade da atmosfera venérea e a gravidade um pouco menor, assim como a chuva ácida? Que impacto isso teria no ônibus espacial e, se algo falhar, na tripulação?

  • Eu me pergunto como a entrada atmosférica e o voo na atmosfera seriam diferentes daqueles da Terra até o nível de 1 atm de Vênus (que está ~ 33 milhas acima da superfície)
  • e quanto mais abaixo na atmosfera de Vênus um ônibus espacial poderia chegar antes que algo falhasse e o que iria falhar (primeiro) e por que motivo (pressão / calor / clima extremos?)

Nota: uma pergunta semelhante poderia ser feita em Marte, mas como ambos os planetas têm uma atmosfera quase inteiramente de dióxido de carbono, a única grande diferença estaria em suas gravidades. Fora isso, até o nível de 0,006 atm de Vênus, a entrada seria quase a mesma como se um ônibus espacial entrasse na atmosfera de Marte.

Respostas

31 OrganicMarble Dec 14 2020 at 21:26

Não posso falar sobre os aspectos da trajetória, mas o compartimento da tripulação do Orbiter era muito intolerante com o carregamento de pressão de esmagamento.

As duas válvulas de alívio de pressão negativa protegem o compartimento da tripulação de ser esmagado se a pressão ambiente subir acima da pressão na cabine. Essas válvulas de alívio de pressão negativa quebrarão quando a pressão ambiente for 0,2 psid maior que a pressão da cabine. As válvulas de alívio de pressão negativa estão localizadas abaixo da escotilha lateral. As tampas são fornecidas como uma vedação redundante para evitar vazamento ao mar (Figura 2-8). Quando a pressão fora da cabine aumenta acima da pressão da cabine, as válvulas de alívio quebram, as tampas se desprendem e o ar flui para dentro da cabine para equalizar a pressão.

Assim, assim que a pressão ambiente ficasse superior a ~ 1 bar, a atmosfera quente irrespirável começaria a fluir para o compartimento da tripulação.

Referência: Manual de treinamento do Shuttle ECLSS

10 CarlWitthoft Dec 14 2020 at 20:55

Em termos muito aproximados, com base em dados de sites da Wikipedia e da NASA

Um SpaceShuttle vazio tem cerca de 165.000 libras e tem um volume de aproximadamente Altura, 56,1 m (184 pés 1 pol.). Diâmetro, 8,7 m (28 pés 7 pol.). Assim, uma densidade de cerca de 22,5 kg / m ^ 3, enquanto a atmosfera de Vênus ao nível do solo é de 67 kg / m ^ 3, então o ônibus espacial flutuaria lá em algum lugar em torno de 15 km de altitude. Ou um pouco menor se você adicionar alguns milhares de kg de pessoas e carga útil.

1 CodeswithHammer Dec 15 2020 at 23:12

Vai ser um pouso muito difícil.

Vou marcar as fases de descida e aproximação e focar no pouso.

O Shuttle Landing Facility é uma pista de 4600 m de comprimento, 91 m de largura e 40 cm de espessura. O Ônibus Espacial precisava mais de toda a pista para pousos, mesmo com chutes de arrasto.

Este Venus Shuttle exigiria uma pista preparada semelhante para pousar, se não ainda mais. Essa pista e sua fundação teriam de ser feitas de materiais que suportassem a temperatura, pressão e atmosfera corrosiva padrão de Vênus. Sem isso, a nave tentaria um pouso em terreno acidentado e quase certamente exigiria manutenção e reparos extensivos depois.

Essa não é a parte mais difícil - voltar ao espaço será difícil! Fazer o sistema de lançamento, empilhar o ônibus espacial e reabastecê-lo é deixado como um exercício para o aluno avançado.