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巨型飞艇能否缓慢上升至绕地轨道?
上传时间:[2017-8-24]
这篇文章是关于飞艇能否上升入轨的长篇大论,虽然观点比较科幻,但是也是老生常谈了,很多物理学家都认为很难实现,但是也许正如作者所说,这真的不是一个非黑即白的问题,不能仅仅用“行”或”不行”来做结论,能走多远才是作者想要探究的问题。本文涉及了太多的信息量,也许这才是我们应该重视的地方。本文译者:刘强,张晓军,才晶晶,杨宇科,黄宛宁。
位于加州首府萨克拉曼多(Sacramento,California)的JP航空航天公司是一家有趣的公司,JP航空航天公司从事美国的另一种太空项目。其目标是利用其“轨道飞艇”的构想,研发将飞艇送到平流层,以及更具有争议性的,抵达近地轨道高度的方法。
飞艇将非常缓慢地加速,其加速度可能只有几厘米/秒/秒,经过几天加速之后,飞艇最终到达地球轨道速度。
如果是另外一种方式,即让飞艇从地球轨道再入地球大气,将得到更广泛的接受和认可。许多科学家提出了类似的计划,例如金星的飞艇大气再入计划VAMP;土卫六和地球的飞艇大气再入计划。飞艇在再入大气时逐渐充满,由于充满过程中迎风面积增大,于是下降速度逐渐减小。科学家在1964年做了一个小型充气滑翔伞测试,该滑翔伞在海拔121.92 km高空达到了3 马赫的超音速,虽然只持续了几分钟。因此,从上述飞行结果来看,利用飞艇进行超音速飞行在原理上是可行的,但是飞行速度可以多大?历时可以多久?

本文通篇,页码数据参考约翰鲍威尔的书《Floating to Space:The Airship to Orbit Program》。顺便说一下,这本书是2008年出版的。
飞艇进入轨道的争议
最具有争议的部分是飞艇慢慢加速进入轨道。公司的飞艇可以在一个位于42.672km高空的平台上制造和充气,平台取名为“黑暗空间站”,之所以称为黑暗空间站,是因为其高度如此之高,以至于即使在正午,其空间也是黑色的,就如同从太空中看到的一样。飞艇的材料是如此轻薄,以至于在地面条件下难以生存,但是正好适合在大球大气中高于所有天气现象的空间飞行。乘客可以乘坐常规的平流层飞艇达到黑暗空间站,之后换乘轨道飞艇完成最后阶段的旅程。之后,他们在几天时间内,慢慢地加速到地球轨道上。


JP航空航天公司轨道飞艇在轨飞行的概念图。轨道飞艇将通过一段时间的缓慢加速而抵达绕地轨道,加速度为厘米/秒/量级。如果具有足够的浮升力维持在较高的空间(高于密度较大的低层大气以避免较大的气动阻力),通过多天的持续缓慢加速,飞艇最终将达到绕地轨道速度。即,如果能够提供足够的能量,飞艇足够轻,能产生足够在高空停留的气动升力,使飞艇能在接近真空的环境中超音速飞行且越高速度越大,等等。
这种概念在科幻小说中由来已久,如Geoffrey Landis的科幻小说“云之苏丹”,小说描述了利用类似的轨道飞艇完成来往于金星云层的旅行。绝大多数物理学家都说这种轨道飞艇是不可能实现的,他们表示:
1、飞艇无法获得足够的能量持续加速到绕地轨道速度;
· 2、飞艇无法在传统的卡门线以上产生气动升力;
3、黑暗空间站将会太重而无法在73.152 km高空悬浮,或者太脆弱而不能存续很久;
他对这三个疑问的解答是:
1、飞艇利用大量面积达平方千米的太阳能板提供能量,太阳能板上使用纳米级厚度的太阳能电池,详情见“实现绕地飞行的能量”章节。
2、大尺寸翼型和低密度结构,使飞艇可以在卡门线以上大气密度较小的空间以气动力飞行。我将马上简要地讨论这点。
3、黑暗空间站将由许多大气球构成,黑暗空间站的维护周期为几个月,维护周期内气球将被替换。请参阅后面的“黑暗空间站”部分。
还有许多其他详细的挑战及其应对措施。
如果说这种飞行可以实现的物理学家是对的,那么,他能到达多远?他能实现在高层大气中飞行速度超过当地声速几倍的飞艇,就像1964年的充气滑翔伞一样吗?他的“大气逃生飞艇”怎么样?这些飞艇能否从黑暗空间站起飞,并将乘客送到高达60.96 km或者91.44 km的高空?他的马赫滑翔机怎么样?基于1964年的试验,这些至少应该能够工作,其本身也应该具有科学价值,高超声速充气滑翔机在高层大气飞行,直到高度低到不能飞行。
他没有提出任何新的物理机制,如EM驱动等,因此在这种意义上是没有争议的。相反,引起争议的理由是,对于体积巨大的飞艇在几乎真空的环境中高超声速飞行,我们几乎没有任何实际的经验。因此,争议的缘由在于,这是不同于常规的飞行领域。他所谈论的是千米级尺寸的飞艇,在近乎真空的环境中通过浮升力和气动升力的组合保持悬浮,最终通过弹道运动接近轨道速度。
这也意味着在试图使飞艇飞行的过程中,他将获得这种实践经验,这些经验将提高我们对于飞艇在如此极端条件下飞行时会发生的什么的认知。我们的确有一些超音速飞行的先例,比如一些小型的飞艇或者气球-包括1964年的测试,以及其他一些类似的飞行例子(宇宙飞船减速降落伞、ICBM聚酯薄膜充气结构),但是没有一个是主动能量推进的。迄今为止,我们还没有任何飞艇的先例,仅仅依靠自身能量推进而达到突破音障的速度。如果他最终没有实现轨道飞艇,我想我们仍然能够在这个尝试的过程中获益良多,谁知道这些经验在新的应用领域可能会带来什么?


飞艇是有可能获得气动升力的。有些混合式飞艇比空气重,依赖气动力和浮升力来保持浮升状态。洛克希德LMH-1是一款重于空气的混合式飞艇,该飞艇将被用于向阿拉斯加和加拿大偏远地区运送货物和人员。
这些混合式飞艇主要依靠浮升力升空,虽然有一部分气动升力协助升空,然而,它们还是不能以接近音速的速度飞行而不解体。
同时,常规飞机可以以超音速甚至超高音速飞行(其中一些)。但是,常规飞机重于空气且不能在超过卡门线的高度飞行。卡门线位于100.584 km高度,高于卡门线时,重于空气的飞艇需要比入轨速度更大的速度才能产生足够的气动升力来支持其重力。


欧空局(ESA)投资飞行速度达1788.2 m/s的混合喷气发动机公司,一架马赫数达5的飞机。任何重于空气的飞机将被限制在100.584 km的卡门线以下空间飞行,在卡门线上,飞机需要比入轨速度更大的速度才能够产生足够的气动升力,以抵抗其重力。
JP航空航天公司希望超过卡门线的高度,利用飞艇的浮升力保持浮重平衡直至54.864 km高空,然后利用组合的气动力和浮升力的组合飞行,上升到更高。这样,通过使飞机更轻,他们计划突破卡门线的限制。
然而,对于重于空气的飞行器而言。当组合浮升力和气动力后,在超音速条件下,更有甚者,在91.44 km或者更高的几乎真空的环境里,会发生什么?
首先,能否仅仅依靠浮升力实现呢?理论上,如果有可行的材料,我们甚至可以在国际空间站那样的高空漂浮足够大的气球。不管外界真空度如何,只要内部是氢气而外部是分子量较大的气体如氮气和氧气,就可以实现。基本原理是一样的,只要还有大气,即使大气稀薄到接近高度真空,气球仍然能够漂浮。
然而,我们还没有能力做到这一点。即使最薄的材料,对于漂浮在国际空间站高度的气球而言,仍然太重。但是,气球最高能够漂浮多高呢?
目前,气球漂浮高度的世界纪录是53.7km,是日本空间研究所JAXA在2013年9月20日于北海道进行试验飞行时达到的。该气球球膜材料厚度仅2.8微米,球体直径约60米,体积8万立方米。这样一个气球的作用当然不是为了创纪录,JAXA在其上携带了探测载荷,用于高空气象探测,在此之前该高度的气象探测只能靠探空火箭飞掠来实现。这只比JP航空航天公司最终准备建造的作为乘客转乘轨道飞艇的黑暗空间站的高度低一点点。
BU60-1气球在53 km高度充满时的照片,日本空间研究所JAXA发放。
然而,发放气球到如此高度是一回事儿,发放飞艇就是另一回事儿了。如他们的提议,设计能够平衡地漂浮于54.86 km高度的飞艇和“黑暗空间站”可行吗?进一步,能否让它们升的更高?虽然在一定阶段可以得到浮升力的辅助,但是不会太久。当高度足够高时,大气将迅速地变稀薄,如此稀薄以至于飞艇没有任何浮升力。
然而,定义卡门线的公式中有一个机翼面积的参数,这可以为升力提供来源。
式中,ρ是大气密度,V0是在卡门线高度的轨道速度,S是机翼面积,Cl是气动升力系数,m是质量,g是重力加速度。所以,如果具有更大的机翼面积、更大的气动升力系数或更小的质量,就可以在更高、密度更低的大气中飞行。在大约100.584 km高空(取决于设计),传统的飞机需要以轨道速度飞行才可以获得足够的气动升力以抵抗其重力。
但是,如果可以增加机翼面积和增大气动升力,而质量不以相同的量级增加,这样就可以降低满足气动飞行所必须的空气密度,因而提高卡门线的高度。如果飞行器的机翼面积更大,卡门线高度将更高。同样地,如果设计出升力系数更大的飞行器,卡门线高度也可以提高。如果利用非常薄的高分子材料制造蒙皮(蒙皮如此之薄以至于在地面的微风中都不能生存),飞艇机翼面积达平方千米量级,且其质量相对于机翼面积和产生的升力而言特别小,那么,卡门线的界限在呢里呢?这是一个很大的问题。
只要飞艇在所处的高度能够克服阻力,则飞艇能够抵达多高就已经不重要。无论飞艇抵达多高,之后便开始加速,利用气动升力漂浮,随着速度增大也许还可以再升高一点,直至加速到轨道速度。
许多物理学家想当然地认为这种飞艇不可能实现。但是考虑他们提出的疑问,再考虑John Powell在其书中阐述的理由,我还没有被他们的论据所说服,并且认为能够将我们送到规绕地轨道上的飞艇还是有可能实现的。我认为,在探索这种飞艇是否能够实现的征途上,即使最热心的支持者也不可能比他走的更远。
David Livingston在一个22分钟的采访中问他,是否仍然认为这种飞艇可以实现。他回答这的确是一件艰难的工作,但是没有任何迹象表明研究工作不能继续下去以及最终不能实现。
任何人,包括John Powell都明白,将飞艇送到绕地轨道的最终目标是一个非常大的工程挑战。目前为止,我们还没有能够在他提出的42.672 km高黑暗空间站上操作的飞艇,因此,现在距离轨道飞艇还有非常远的路要走。
请阅读并作出思考和评论,如果您也是那些认为他的想法完全不可行的物理学家,请指出我的疏漏。同样,这涉及到很多巧妙的物理思想,这些思想本身就很有趣,无论你认为这能否实现。如果您是一位物理学家,以前并没有遇到这个问题,即使想想这些能否实现,以及能够走多远,您会感到非常有趣。
同样地,讨论通常是“行或者不行”。但是在通往轨道的过程中有,有如此多的阶段要走。即使最终不能成功,那么你认为最多能走多远?同样地,如果JP航空航天公司的方案不能成功,那么,是否还有其他可行的方案?
无论如何,让我们从介绍该公司,以及争议较少的飞艇从地球轨道再入地球大气飞行开始。飞艇从轨道再入大气比较容易实现,如你所见,我认为大家都会认同这一点,包括计划利用飞艇探索金星和土卫六大气的科学家(如果你认为不行,也可以发表意见)。比较难的部分是飞艇如何加速抵达轨道。
JP 航空航天公司介绍
JP航空航天公司的理念是,不做任何代价较大的类似“要么大获成功,要么破产倒闭”类型的试验,就像Space X公司创立初期所做的那样。相反地,任何阶段都必须自负盈亏。现阶段,公司通过利用pongsats以及其他手段将物资运送到太空边界来支付试验费用,手段包括高空气球、低空V型飞艇。公司还测试过艇形的高空气球。
PongSat项目:
是一个内置于乒乓球的试验项目。这些乒乓球卫星通过气球或者探空火箭发射入太空边缘。最终这些乒乓球卫星回到学生手中。这是一个简单而又廉价的激发学生对科学和工程兴趣的方法。
对于内置于乒乓球的试验,存在无限可能。乒乓卫星可简单,可复杂,由你而定。简单的试验例如:比较一下乒乓球在暴露在真空环境前后弹跳的高度有没有变化。也可以携带种子来试验宇宙射线对种子的生长是否有影响。一些小型的廉价计算机或者电子产品也可以装在乒乓卫星内;可以被用来创造大量的试验。例如携带一个药蜀葵来试验下临近空间的接近真空的环境是否会让它快速生长,或者是一个完整的复杂的微小卫星。乒乓卫星可以激发同学门创造的积极性,动力和激情。


2011年乒乓卫星项目在飞行任务的最高点拍摄到的画面。




乒乓卫星外观




乒乓卫星内部的一些电路


JP航空航天公司是螺旋桨驱动、地面远程控制飞艇飞行高度记录的保 持者,该公司的飞艇飞行到了海拔28.956 km高空。
后来,公司计划在太空边缘建立黑暗空间站,黑暗空间站对于科学研究和观光旅行都很有吸引力。黑暗空间站得名源于,在如此高空,天空即使是白天也是黑色的,就像月球一样。接下来,公司计划利用小型飞艇实施返回地球的超音速滑翔。最后,利用小型飞艇实施入轨飞行,然后实现有人驾驶在绕地轨道飞行,然后是利用巨大的绕轨飞艇承载乘客和货物。
轨道飞艇的构想来源于公司与美国空军签订的一个临近空间监视监测飞艇合同。但是美国空军在2004年或2005年取消了该合同,美国空军敦促公司在22 m/s风速条件下(可归类为强大风)发放一艘低空飞艇原型艇。但是当时他们的飞艇只能在风速0.88m/s条件下发放(飞艇在地面停靠等待发放的时刻,是最脆弱的)。公司非常勉强地发放了飞艇,结果飞艇被风吹散了架,造成了一定的损伤,飞艇设计师自己也断了三根肋骨,这足够美国空军取消合同了。
目前,JP航空航天公司已经解决了这个问题,并且可以在任何天气条件下发放他们的V型低空飞艇。你可以在这个链接读到他们关于这个问题的报导。公司现在是一个完全自资的民用公司,他们对于这样的军方合同,自然不再感兴趣。
利用这种方法,轨道飞艇可能需要花费比较长的时间才能实现,也许需要几十年,但是这非常有趣,“请观看这个热点新闻”
轨道飞艇结构
轨道飞艇没有内部主梁。其外壳覆盖着许多大型的氢气囊,以保持结构刚度并组织气体聚集到艇首鼻端。该艇还有可充气的桁架,通过填充氮气可以消除这些桁架之间的空隙。在必要时氮气可以排放掉,并且可以由液氮箱进行补充。




请注意空气梁的使用– 在这个高度它们将由非常薄的材料制造,然而圆柱形的结构使得它仍具有一定的强度。
该飞艇可在大气42.672 km至54.864 km的任意高度上悬浮。但是由于其空气动力学特性,它也可以像滑翔机一样降落。也许它看上去不像一架滑翔机,但是庞大的V字外形使得该飞艇从稀薄的高层大气再入时,可以像一架巨大的滑翔机一样飞行。
该飞艇部分依靠气动升力,部分依靠气体浮升力保持在空中。当从轨道下降时,飞艇主要依靠气动升力,使得它可以从大气层顶端通过远距离滑翔慢慢地下降。气动升力使它在大气层中保持更高以便滑翔的更远,在下降过程中也可以保持艇体温度更低一些。当它慢慢下降到大气层中的悬停高度时,气体浮升力可以使该飞艇最终悬浮在空中。
他们的“Floating to Space: The Airship to OrbitProgram”书中,提供更多的设计细节。他们并没有给出艇体表面的预期温度。但在设计中,他们使用了尼龙抗撕扯聚乙烯材料(111页)。这表明,他们预期艇体的外表温度低于100摄氏度(212华氏度)以实现长期使用。
(大多数商业级的聚乙烯在60°C(140°F)开始软化,最高连续使用温度为65 °C(149°F),而高温聚乙烯最高连续使用温度可达100 °C(212°F))
在109页,他们描述到:通过在抵达较低、较厚的大气层之前丧失一定的速度,飞艇再入大气层时的温度可以显著降低…这使得再入与攀升入轨一样安全。
你也许会想,如果飞艇被陨石或者轨道碎片击中,会发生什么情况。从书中的112页可以看到:
关于ATO,一个最经常被问到的是关于陨石的问题。“
如果一块陨石击中飞艇会发生什么情况?答案是几乎不会发生什么情况。一个气球会爆裂是因为内部的气压高于外部气压,飞艇的内部单元是个“零压气球”。零压气球内外气压没有差别,也不会产生爆裂力量。一块陨石所能造成的所有损伤就是产生了一个洞,气体会从这个洞口慢慢泄漏…”
关于这点,想了解更多的话,请看他们的书“Floating to Space:The Airship to Orbit Program”


再入挑战
JP航空航天公司的轨道飞艇如此之轻,以至于它无法在地面上保持完整,最轻的风也可以把艇撕裂。因此在他们的计划中,他们使用传统的飞艇将乘客带到位于上层大气的接驳站,就是黑暗空间站,从那里他们将乘客转移到轨道飞艇上。
你也许要问他们是如何操作从轨道开始的再入段的飞行,这看上去微不足道却是值得一提。毕竟在到达与飞艇接泊的高空太空站相同的高度后,所有的太空飞船的温度都会升的很高。答案就是飞艇在大气层内更高的位置就开始进行缓慢的下降。
利用上层大气层进行刹车
– 太空飞船
这是今天太空飞船采用的方式,即利用上层大气层进行刹车,然后缓慢地用降落伞或者在低层大气层中利用滑翔的方式降落到地面。这种方式的难易程度依靠飞船本身。
如果是一艘很重的航天飞机
(就是现在已经退役的),那么它只能在上层大气层中缓慢地降落,在那个高度空气密度大。因此航天飞机会变得很热。这就是为何航天飞机要覆盖陶瓷瓦片以便抵抗高达3,000华氏度(1,650摄氏度)的高温。


在早期飞行测试中,航天飞机企业号正在进行倾斜飞行和落地测试。


NASA艺术作品航天飞机再入飞行
由于高密度的空气,航天飞机只能在上层大气层中缓慢下降,并且在这个飞行阶段变得非常热。
低层大气层的再入飞行–SKYLON
Skylon是一艘由英国Reaction工程公司开发的飞机。该公司由英国政府和ESA共同出资。该飞机可以从传统的跑道起飞(通过强化方式携带额外的全部燃油重量),飞至轨道,然后返回地球,接着在200人的协助准备下可以在几天内再次起飞。
与航天飞机相比,它的设计是一旦使用完全部燃油,它的密度就更低。因此它可以在更高的高度就在大气层中进行缓慢的下降。
真正重要的部分是它在大气层中每个跨区域的质量或者更准确地说,它的弹道系数。如果它具有一个巨大的钝形前端,例如一个减速罩,Skylon就可以在大气层中更高的高度开始缓慢减速,但是为了其他阶段的飞行,它又必须具是流线型。但是为了一定层度地补偿流线型的影响,它又必须可以通过在早期飞行阶段进行转向控制以使得飞机更快地进行减速。


Skeylon(未来将由UK/ESK开发设计)。
它可以从一条正常长度的跑到起飞,然后飞至轨道高度,在起飞过程中通过强化方式携带全部燃油重量,可能与
2020年首飞。在起飞过程中很重,但是在降落过程中,由于使用了大部分燃油,因此它的密度低,因此航天飞机相比,它可以在大气层中更高的高度进行缓慢地降落飞行。
结果就是,再入段飞行阶段它的温度比航天飞机更低,尽管与速度为马赫3的超音速飞机相比温度要高一些.这里有一些机体温度对比的图片,最开始的图片是最热的。这些是飞机和航天飞机机身最热部分的图片。
航天飞机再入段1650摄氏度(3000华氏度)
本文4.3 ,Skylon再入段830摄氏度(1520华氏度)
本文第18页,SR71黑鸟超音速间谍飞机飞行速度马赫3,- 机舱玻璃附近钛金属外部温度232摄氏度(450华氏度)
协和号飞行速度2.2马赫153摄氏度(307华氏度)


Skylon的齐柏林式的具有玻璃陶瓷减速罩的桁架结构,
现代飞机都具有“蒙皮受力式”结构,即飞机的蒙皮承受全部,或者大部分外部承载部件,包括机翼,机尾,其他稳结构和沉重的部件例如发动机(详细部分参阅fuselage)。但是Skylon使用一种类似与齐柏林飞艇或者小型飞机的结构。它通过一个很薄的玻璃陶瓷外部罩起到主梁类似的作用,该外罩就是一个隔热防护罩并且不承但任何受力作用。
Skylon结构–
内部桁架框架由碳纤维强化合成塑料通过凯夫拉带连接到一起组成。在内部悬挂着铝制燃料推进箱。包裹燃料箱的是一层薄的由硅碳化纤维玻璃陶瓷强化材料制成的高温防护罩。更多细节请参阅这个报告的第2页。
这个外部陶瓷是黑色的,这也是为何Skylon展示的大多数艺术渲染都是这个颜色。这个动画展示的是Reaction工程公司开发的轨道任务和返回地面的概念。这段视开始后的七分钟展示再入段动画概念。
低温再入段– 轨道飞艇
了解了这些背景知识后,我们再回到JPA。
由于他们的千米级的轨道飞艇主要充的是氢气,因此该飞艇的密度不仅低于飞机和航天飞船,并且还低于Skylon。它的密度甚至低于一艘普通的飞艇。并且当它飞行在大气层中,还具有一个巨大的交叉区域。
这艘太空飞艇由一个接近真空的氢气囊组成,它可以漂浮在接近真空的普通环境中。如果他们能够成功地造出飞艇,它就可以在一个非常稀薄的大气层上部通过摩擦进行缓慢减速下降。当它下降到足以显著加热艇体的高度时,该飞艇已经完成了大部分缓慢下降过程,所以再入段飞行中艇体外表温度不是个问题。


JPA轨道飞艇 – 千米级规模,极低密度 –
在所有的太空飞船的再入段飞行中,这个飞艇的温度最低。因为它是如此之轻和大,它有很低的弹道系数。图中这个飞艇长度为2公里(实际上这个艺术图展示的是飞艇爬升到轨道)
如果能够成功制造的话,携带货物和乘客飞到轨道的成本将比太空电梯大幅降低(使用太空电梯到GEO费用为$500/公里,JPA估计使用轨道飞艇飞到GEO费用为$310/吨,即31美分/公里),并且它的开发成本也很低。这将是一次很闲适的旅程,因为飞到轨道需要花费几天的时间。
尽管看上去不像,他的巨大的v字外形被设计为具有可以在接近真空的顶部大气层中进行超音速飞行的空气动力学特性。他们已经完成了模型级别建模,计算和风洞测试。
在太阳系总还有其他一些地方拥有和地球类似的稀薄的大气层,包括金星和土星的卫星泰坦。火星也有很薄的大气层。这个气态巨行星也有很薄的大气层(没有坚实的岩石层)
JPA希望能将他们的轨道飞艇和高空平台的概念用于金星,这次当然是在金星的大气层中。目的不是降落在金星的表面,因为无法承受高温和高压。但是可以降落到金星的云层表面以便研究它们并且可能建立一个栖息地。
也许他们可以把轨道飞艇也用于火星。火星的大气层是如此之薄以致于类似的轨道飞艇可以降落到地表。火星表面最强的风虽然风速很快,但是只能吹动一片落叶。
尽管看上去JPA设想的降落到火星表面或者下降到金星或者泰坦的上部大气层的计划还有几个世纪那么遥远,但是他们轨道飞艇的梦想将比VAMP更快地实现
VAMP轨道飞行再入段飞行– 用于金星泰坦和地球
如果你希望飞艇一路直接降落到地球表面,那么你需要的是一艘更大的飞艇。Northrop集团的‘VAMP’计划就是用一艘类似于JAP的飞艇设计来研究金星的大气层,并且飞艇在大气层外充气,这样该飞艇就非常类似于JPA的构想。它在进入到金星的大气层时已经充满气了,并且它不需要防护罩,因为它的尺寸很大(直径55米)密度很低。
但是,不同于JPA的设计。它能在地球的大气层压力中飞行,所以它的密度不像轨道飞行那么低。在下降阶段它还是很热。
它会尽快地下降到金星大气层的上部,即云层的顶部,在那里温度和压力与地球类相同。云层顶部可以防护宇宙辐射,并且具有生命所需的元素。实际上有人建议那里是地球之外的适合人类居住的地区。参阅我的“Will We BuildColonies That Float Over Venus Like Buckminster Fuller's "CloudNine?".”
一些太空生物学家认为在金星大气层上部也许存在生命,也许在很久以前当金星适合生命居住的时候它们已经移居到上部大气层了。
俄国科学家对搜寻这种生命很感兴趣,其中可能包括一艘无人太空车,很可能是他们在2020年中期的金星任务中的要使用的VAMP
[h8] 。它在进入大气层前先充满气(参阅专利),并且与JPA的构想类似,VAMP可以缓慢地减速到金星大气层上部,由于它的低弹道效应系数,因此产生很少的热量。所以尽管被设计为直接降落到与地球表面,它也不需要隔热罩,它的密度和它的外部形状经过加强一边抵抗高达1200摄氏度(2192华氏度)的高温。
他们希望该飞艇可以被用于金星和泰坦,也许还用于火星任务VAMP的第一次测试将在地球的大气层中进行。所以它也可以用于地球再入段飞行。它也可以用于从高空对地球进行监控和照相,并且也可以用于对大气层上部的科学研究。
相同的构想也可以用于泰坦——颗木星的卫星,拥有零下180摄氏度的极低温的大气层,和地球相同的压力。这意味着人类可以不用穿着压力服走出去。当然他们还是需要对极低温的防护以及可供呼吸的气体。所以这里说的是保暖的衣服,就像南极洲一样,也许是可加热的衣服,以及氧气面罩。
但是他们可以通过从泰坦的水冰中分离出氧气以供呼吸,然后可以通过燃烧从泰坦取得的甲烷取得氧气,这个清洁的过程可以产生额外的能量并从中分离出更多的水,生成更多的用于制造热量的氧气,并且也可以用于殖民居民的呼吸。殖民居民的栖息地可以建造的类似于现代的南极基地一样让居民生活在冰层以上。由于泰坦的内外大气压一样,因此可以利用普通结构中的双层门将空气保留在内部,这也和南极基地一样。参阅Let's ColonizeTitan,更多的细节可以参阅Beyond Earth:Our Path to a New Home in the Planets。还有这篇文章VAMP flying overTitan to sample and explore the upper atmosphere也提到了更多的一些细节。
因此,虽然根据设计,它在飞到对应于地球地面水平的高度前要一直保持工作,但是却不需要减速伞。而它的外层薄膜更为紧密,机翼前缘部分甚至可以经受住1200 °C (2,192°F)的高温。
虽然Titan星大气温度更低,但是其气压水平和地球的地面气压差不多,所以可以用类似地球再入的方法实现Titan星再入。Titan星的重力也比地球更小,小到人类可以不用降落伞,也可以直接从飞机或者浮空器上面直接跳下来,毫发无损的轻松着陆。


他们希望它可以用于探索金星还有Titan星,或许还有火星。 
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