Lad os sætte en sejlbåd på Titan

Pin
Send
Share
Send

De store måner, der kredser rundt om gigantkæmperne i vores solsystem har fået øget opmærksomhed i de senere år. Der er interesse i at udforske Titan yderligere, men dette er vanskeligt fra bane, fordi det er svært at se gennem den tykke atmosfære. At flyve på Titan er blevet diskuteret rundt på nettet (nogle gange synligt), og dette var endda et af de emner, der blev behandlet af den utroligt populære tegneserie, XKCD.

Der er dog stadig problemet med at drive fremdrift. Effektkravene til flyvning er ganske minimale på Titan, så solvinger kan muligvis fungere. Men Titan præsenterer også et alternativ: sejlads.

Med alle disse søer og floder kan det at udforske Titan med et overfladeskib være en god måde at se meget af månen på. Køretøjet sejler dog ikke på vandet. Søerne på Titan er sammensat af flydende metan. Udfordringen er derfor at gøre fartøjet flydende: flydende methan er kun 45% så tæt som flydende vand. Dette betyder, at vi har brug for meget forskydning. Et dybt, hul skrog kunne imidlertid gøre dette, og det viser sig, at den flydende metan har en fordel, der hjælper med at kompensere for den lave densitet: Den er meget mindre tyktflydende end vand.

Reynolds-tallet er proportional med forholdet mellem densitet og viskositet, og det viser sig, at friktionstrækning på et skrog er omvendt proportional med Re. Mens Titans hav og søer kun har 45% vandtæthed, har de også kun 8% af viskositeten. Dette betyder, at Titan-sejlskibet kun vil opleve omkring 26% af friktionsslæbet som dets jordækvivalent. [Yacht-designere har fundet, at friktionstrækningen er omtrent lig med 0,075 / (log (Re) -2) ^ 2)]. Det giver os plads til at gøre skroget dybere (vigtigt at kompensere for densiteten som ovenfor) og længere (hvis vi ønsker en længere vandlinje, hvilket vil gøre buebølgerne længere og forbedre den maksimale hastighed).

Sejlet selv ville i gennemsnit få mindre vind på Titan end Jorden. Den gennemsnitlige vindhastighed på Titan ser ud til at være omkring 3 meter / s, ifølge Cassini, selvom det måske er højere over søerne. Den gennemsnitlige vindhastighed over jordhavene er tættere på 6,6 meter / s. Men Titan-atmosfæren er også omkring 4x tættere end Jordens, og både løft og træk er proportional med væsketæthed. Alt i alt betyder dette, at den samlede væskekraft på sejlet vil være omkring 83% af det, du får på Jorden, alt andet er lige, hvilket kunne være tilstrækkeligt. Der ville være en præmie på sejls effektivitet og størrelse, og derfor må vi muligvis drage fordel af lavfriktionsskroget for at undersøge figurer med mere stabilitet, der kan rumme et større, højere (og formodentlig højt sideforhold) sejl.

Alt dette er selvfølgelig ganske spekulativt, men det giver en sjov øvelse og giver måske inspiration, når vi forestiller os højseglede robotfartøjer, der tavse krydstogter Titans søer.

Et koncept til en båd på Titan er allerede blevet foreslået: Titan Mare Explorer (TiME) ville sende en flydende højteknologisk bøje til at lande i et metanhav på denne Saturn-måne for at studere dens sammensætning og dens interaktion med atmosfæren. Men dette missionskoncept i klasse Discovery blev blandet til fordel for at sende InSight-landeren til Mars.

Men med alle de nylige opdagelser af rumfartøjet Cassini på Titan - ting som søer, søer, floder og vejr- og klimamønstre, der skaber både tåge og regn - vil en mission som dette blive taget mere i betragtning i fremtiden.

Pin
Send
Share
Send