Это видео может помочь ответить на ваш вопрос. Начиная примерно с 00:24, вы можете увидеть астронавта, бегущего по «колесу для упражнений» Skylab (ранняя программа космической станции НАСА, которая последовала за посадками Аполлона на Луну). По сути, через некоторое время НАСА приказало астронавтам прекратить вот так бегать, потому что это заставляло использовать больше топлива для поддержания правильного положения (ориентации) Скайлэба в космосе (по крайней мере, мне так сказали... было бы неплохо найти ссылку, подтверждающую это утверждение).

В любом случае, краткий ответ: да, физическая активность астронавта в космическом корабле может абсолютно повлиять на его ориентацию и даже на его орбиту. Что касается большого или малого эффекта, это зависит от количества и типа активности и (что наиболее важно) от размера космического корабля. Однако даже на МКС астронавтов проинструктировали избегать или даже полностью прекращать некоторые действия, потому что они могут отрицательно сказаться на количестве топлива, используемого для управления ориентацией (я помню такие инструкции во время моей работы в программе МКС). ). Другой вопрос, что деятельность космонавта может повлиять на эксперименты по микрогравитации, проводимые на МКС. Как правило, они проводятся в течение определенного периода времени,

На самом деле не просто проанализировать начальную и конечную скорости астронавта и предположить, что чистое изменение равно нулю. Если вы думаете об этом с точки зрения кинетической энергии, астронавт все время передает небольшое количество кинетической энергии своему космическому кораблю (энергия преобразуется из химических связей в пище, которую он или она ест, в кинетическую энергию от работы, которую он выполняет). или ее мышцы). Изменения кинетической энергии, конечно же, влекут за собой изменение скорости [E = (0,5) m * v^2]. В среднем эти изменения скорости, скорее всего, компенсируют друг друга, если они не применяются в постоянном направлении. Вот почему из-за этих движений нет большого общего изменения орбиты космического корабля. Однако движения вполне могут вызвать небольшие изменения в ориентации космического корабля,

Я добавлю, однако, что эти эффекты (т.е. движение астронавта), вероятно, не являются самым большим источником нарушения пространственного положения космического корабля. Я на самом деле не эксперт по управлению ориентацией, поэтому я не могу сказать вам об относительной величине различных возмущений, но одно из самых больших (для низкоорбитальных космических аппаратов) на самом деле аэродинамическое сопротивление, вызванное тонким слоем атмосферы. находиться на таких высотах.

Внутренняя активность, кроме активации дисков, будет иметь минимальные последствия.

Отношение

Если все войдут в одну круглую область и начнут бегать по стенам, стены (медленно) начнут вращаться в противоположном направлении; это может быть неточным из-за того, что станция хочет вращаться вокруг своего собственного центра масс, но она попытается повернуться как можно ближе к противоположному.

Ускорение теплового излучения.

Если внутреннее действие генерирует значительное локализованное тепло, излучение этого тепла от близлежащих внешних стен создаст очень маленькую тягу. Для сравнения, асимметричных тепловых нагрузок на зонды Pioneer было достаточно, чтобы создать разницу в 400 км/год вне побережья; это 8e-10 м/с² (0,8 нанометра в секунду в секунду).

Обратите внимание, что эта сила во внутренней системе кажется ничтожной из-за других взаимодействий, но это реальный эффект, который может вызвать экипаж.

Кинетическое линейное ускорение

Любое кинетическое ускорение от удара одной стороны нейтрализуется ударом другой стороны, за исключением очень-очень незначительного количества, преобразующегося в тепло при трении с внутренней атмосферой. Но, чтобы сбросить добавку, вы сбиваете примерно столько же в другом направлении для долгосрочного чистого нулевого ускорения (за исключением асимметричной тепловой нагрузки).

Физические нагрузки абсолютно точно могут воздействовать на космический корабль изнутри, и принимаются меры для смягчения последствий.

На борту Международной космической станции есть несколько тренажеров, которые пассажиры используют, чтобы оставаться в форме и поддерживать прочность костей: усовершенствованное устройство для упражнений с сопротивлением (ARED) , велоэргометр с системой изоляции и стабилизации вибрации (CEVIS) и беговая дорожка с изоляцией вибрации . и система стабилизации (TVIS) . Это все очень причудливые названия для силового тренажера, велотренажера и беговой дорожки.

Эти машины не крепятся болтами к стене, потому что они не хотят добавлять какие-либо нежелательные вибрационные силы к солнечным батареям. Сунита Уильямс дает отличное объяснение в своем видео об отъезде :

Вы, вероятно, увидите, что велосипед немного подпрыгивает. Когда я перемещаю его, он не устойчив и крепко держится на стене. Причина этого в том, что космическая станция довольно большая; вы видели, что на космической станции также есть солнечные батареи. Если мы начнем вкладывать силы в космическую станцию, это заставит солнечные батареи немного подпрыгивать. Поэтому, чтобы предотвратить это, машины немного подпрыгивают и немного двигаются. Таким образом, мы не прикладываем никаких усилий к конструкции космического корабля и солнечным батареям.

Она продолжает демонстрировать ARED в 13:26 , который также «плавает».

^{Все изображения предоставлены НАСА. Щелкните любой из них для полного разрешения}