Как утечка 30 августа 2018 г. Союз МС-09 / МКС могла быть такой медленной?

ISS составляет 1 бар, т.е. 1 кгс/см ² , или 10 граммс/мм ² . Таким образом, давление на это 2-миллиметровое отверстие составляет 31,4 грамма, что находится в диапазоне, который может выдержать человеческий палец.

Кроме того, МКС действительно большая по сравнению с дырой. ^{Эвакуация сотен м 3} через отверстие диаметром 2 мм занимает много времени .

Это изображение дыры ( источник новостей , хотя изображение от НАСА)

Отверстие 2 мм в диаметре. Даже с полным вакуумом с другой стороны, вы не говорите о большом объеме, проходящем через эту дыру. Я использовал этот калькулятор с градиентом давления 101 кПа (стандарт ISS) и 0,1 кПа через отверстие диаметром 2 мм и получил расход воды ~ 0,1 кубометра воды в час (или 26,6 галлона в час). Для сравнения, в США действует жесткое ограничение в 10 галлонов в минуту для бензоколонок. Таким образом, давления, оказываемого через это 2-миллиметровое отверстие, будет недостаточно, чтобы вытянуть из него гораздо больше, чем воздух или близлежащую вязкую жидкость.

Дело не в том, что утечка была медленной, а в том, что для ее проявления потребовалось некоторое время :

Другой источник сообщил информационному агентству, что рабочий не сообщил об ошибке, а вместо этого применил какой-то герметик. По словам источника, после двух месяцев пребывания на орбите герметик, по-видимому, высох, и его вытолкнуло давление воздуха в кабине, что привело к утечке.

(Статья немного неверна, МС-09 состыковался с МКС 06 июня, а утечка была обнаружена 29/30 августа, так что фактически прошло почти три месяца, чтобы это стало очевидным).

После того, как герметик вышел из строя, утечка была обнаружена очень быстро, а ее небольшой размер означал, что относительно немного атмосферы вырвалось наружу, прежде чем астронавты смогли ее залатать. Их временный ремонт не станет долговременной проблемой для МКС — модуль с утечкой — это орбитальный модуль «Союза», который выбрасывается, чтобы сгореть в атмосфере после ухода космонавтов с МКС.

тл; др:

Как утечка 30 августа 2018 г. Союз МС-09 / МКС могла быть такой медленной?

Отвечать:

Будучи около 2 миллиметров в диаметре!

Комментарий @DavidHammen преобразует 0,8 мбар / час в скорость потери воздуха примерно 0,8 м ^ / час, предположительно при стандартных условиях. Давайте посмотрим, как это делается, как это проверяется на «2-миллиметровую дыру» и что это означает, если не было никакой реакции (человека или добавочного воздуха).

Он использует отношения первого порядка

где я думаю$p$- давление остаточного воздуха (при условии отсутствия подпиточного воздуха и изменения температуры, что разумно, учитывая, что воздух находится в тесном контакте с такой большой площадью твердой поверхности),$m$- масса оставшегося воздуха, а$V$- эквивалентный объем остаточного воздуха, если бы он был в стандартных условиях.

Герметичный объем МКС выше примерно 938 м ^ 3 (соответствует значениям в Интернете) раз

Теперь давайте посмотрим, что может сделать отверстие диаметром 2 мм в тонкой пластине. Я нашел два онлайн-калькулятора, хотя у них могут быть несколько разные предположения, и пробоина имеет некоторую глубину (толщина стенки "Союза" в этом месте) и боковую шероховатость, но все же можно попробовать.

1. http://www.efunda.com/formulae/fluids/calc_orifice_flowmeter.cfm#calc
2. https://www.tlv.com/global/TI/calculator/air-flow-rate-through-orifice.html

Число 1 дает 2,74E-04 м^3/сек или 1,0 м^3/час , что почти идентично указанному значению 0,8 м^3/час , а число 2 дает что-то по крайней мере близкое; около 3 м^3/ч .

Таким образом, если не считать подпиточного воздуха, это падение давления примерно на 1% каждые десять часов. Этого достаточно, чтобы вызвать тревогу, и, конечно же, тревога сработает менее чем через десять часов, поскольку удары метеоритов и обломков настолько вероятны с течением времени, что можно было бы ожидать, что МКС будет проявлять повышенную бдительность в отношении утечек.

Итак, чтобы ответить на вопрос

Как утечка 30 августа 2018 г. Союз МС-09 / МКС могла быть такой медленной?

Ответ

Будучи около 2 миллиметров в диаметре!