Как выбраться из центра комнаты без гравитации? [закрыто]

Поскольку вокруг вас есть воздух, вы можете просто сделать глубокий вдох и выдохнуть.

На самом деле нет необходимости поворачивать голову при этом, как предполагают некоторые другие ответы. Воздух имеет высокое число Рейнольдса в человеческом масштабе, поэтому теорема о гребешке неверна: хотя движения вдоха и выдоха взаимны, создаваемые ими воздушные потоки — нет.

(Вы можете проверить это сами, поднеся руку ко рту: вы легко почувствуете струю воздуха, создаваемую выдуванием, даже при полностью вытянутой руке, но вы не можете произвести «обратную струю», как бы тяжело вдыхаешь)

На практике импульс, создаваемый вдохом, довольно незначителен, так как воздух течет к вашему рту и носу со всех сторон, и поэтому единственное, что имеет значение, это то, как вы выдыхаете. Выдувая воздух изо рта в одном направлении, вы создаете чистый поток воздуха в этом направлении и, таким образом, за счет сохранения импульса продвигаетесь в противоположном направлении. Это работает для кальмаров и медуз (и морских гребешков!) , и это сработает и для вас. Может быть, не очень эффективно, но точно достаточно, чтобы добраться до стены в тесноте МКС. Теперь, если мы когда-нибудь начнем строить космические станции с огромными наполненными воздухом пузырями диаметром в сотни метров, это может стать проблемой, но до тех пор все должно быть в порядке.

Кроме того, вам может даже не понадобиться прибегать к такому пыхтению и пыхтению. Любая настоящая космическая станция, предназначенная для проживания людей в условиях микрогравитации, в любом случае должна иметь активные вентиляторы для циркуляции воздуха, как для распределения тепла (важно как для людей, так и для оборудования, поскольку конвекция не работает в условиях микрогравитации), так и для предотвращения скопления выдыхаемого воздуха вокруг вашего тела. например, когда вы спите. Так что на практике воздух вокруг вас все равно будет двигаться медленно, и вам просто нужно подождать, пока этот окружающий поток воздуха не прижмет вас к стене.

И, конечно же, я сомневаюсь, что на настоящей МКС есть достаточно места, чтобы правильно провернуть эту шутку. Самые большие открытые пространства на МКС, такие как герметичный модуль Kibo , окружены ISPR шириной около 2 метров (6 ½ футов), что фактически делает внутреннее поперечное сечение квадратом 2 × 2 метра. Даже если вашим товарищам по команде каким-то образом удалось расположить ваше тело вдоль центральной оси в остальном пустого модуля, чтобы вы не могли просто протянуть руку и схватиться за рукоятку, вам просто нужно было бы извиваться, как кошка ( или , что более вероятно, , просто вращайтесь полуслучайно), пока вам не удастся повернуться на 90 °, после чего ваши пальцы ног или руки наверняка смогут дотянуться до стены.

Некоторые из описанных методов стоит рассчитать (а не просто строить предположения).

1. Вдох в одну сторону, выдох в другую. Ваш дыхательный объем в состоянии покоя составляет около 0,5 литра; сделайте глубокий вдох и это может быть 3-5 литров (спасибо @Aaganrmu). Это примерно 4 грамма материала. Если вы сожмете губы, чтобы увеличить скорость, с которой вы выталкиваете воздух, вы можете получить ее примерно до 10 м/с (я оцениваю это по данным в этой статье , в которых измерялась скорость воздуха при кашле — 15 м/с). - и устная речь - 4 м/с.). Это дает чистый импульс 0,04 кг м/с, что означает, что космонавт массой 70 кг получит скорость реакции 0,05 мм/с, перемещаясь на 1 см каждые 20 секунд. Но если вы будете делать это 10 раз в минуту, ваше ускорение будет примерно$10^{-4}~\rm{ m/s^2}$и вы пройдете 2 м (до ближайшей стены) примерно за 200 секунд. Ощущение легкого головокружения от гипервентиляции... Обратите внимание, что поворачивать голову не обязательно: достаточно медленно вдыхать и быстро выдыхать.
2. «плавать» руками. Если вы можете изменить площадь рук на 20 см$^2$между «прямой» частью гребка и «задней» частью гребка, и вы можете перемещать руку с максимальной скоростью около 2 м/с на 50 см, приблизительная сила сопротивления будет$F = \frac12 \rho v^2 A C_D = 0.5*1*4*0.02*1.0 = 0.04~\rm{ N}$- в четыре раза больше, чем выдох. И, конечно же, вы можете двигать руками гораздо быстрее — скажем, один полный гребок (двумя руками) в секунду, для ускорения$6\cdot 10^{-4}~\rm{m/s^2}$и время прохождения капсулы 80 секунд.

Сочетая эти две техники, упражнение с руками позволит вам дышать учащенно (в пик нагрузки взрослый мужчина может перемещать около 100 литров воздуха в минуту — это в 10 раз выше того значения, которое я использовал). Это должно с комфортом помочь вам добраться до капсулы менее чем за минуту.

Если вы можете увеличить массу, которую вы ускоряете, вы можете значительно улучшить эти показатели. Я ненадолго подумал, что ответом может быть плевок, но у вас довольно быстро пересохнет во рту. Другие телесные жидкости значительно улучшились бы со временем, но, учитывая, что вам все равно придется жить в этом пространстве постфактум, я думаю, что провести немного больше времени, размахивая руками, а затем посмеяться над видео, снятыми вашими товарищами по команде, - это лучший подход здесь.

Есть несколько очевидных и скучных решений, например, вдохните, затем поверните голову на 180 градусов и выдохните воздух. Повторяйте достаточно долго, и вы создадите чистую скорость.

Более интересно то, что если гравитационное поле не является полностью однородным, в нем действительно можно плавать . Однако это настолько незначительный эффект, что вы бы умерли от старости (не говоря уже о голодной смерти), прежде чем вам удалось бы существенно изменить положение.

Для экспериментального ответа (в одежде) посмотрите это видео на YouTube под названием «Астронавты входят в новый японский модуль Кибо», в котором показан астронавт, демонстрирующий способность плавать (медленно) по воздуху.

Учитывая законы движения Ньютона, возможности очень ограничены: вы должны ускорить массу в направлении, противоположном тому, в котором вы хотите двигаться. Однако, поскольку воздух — единственный материал, который вы можете получить, и вы не хотите использовать жидкость тела, вы должны использовать воздух вокруг вас:

• Как уже предлагал Джон Ренни, вдыхайте и выдыхайте в противоположных направлениях.
• Выполняйте брасс, как если бы вы плавали в воде. Очевидно, что это будет не так эффективно, как в воде, но воздух также является жидкостью и обеспечит некоторую тягу.

Другие теоретически возможные методы движения, использующие релятивистские гравитационные эффекты или импульс фотонов, вероятно, потребуют так много времени для ускорения вашего тела, что вы умрете задолго до того, как достигнете стен МКС.

Еще не упоминалось, чтобы получить дельта-v, вы можете:

• плевать
• рви на себе волосы и бросай
• или откусить конечность и швырнуть, как тот человек, который сделал именно это, когда застрял между камнем и наковальней . Вам может сойти с рук только вскрытие вены и сбор достаточного количества крови, чтобы двигаться дальше...
• Поскольку это МКС, ждите следующего орбитального маневра (она постоянно замедляется в направлении движения и ускоряется по направлению к земле, так что попасть в ловушку посреди модуля на самом деле сложно. Время от времени ее орбита поднимается ).