Правдоподобна ли орбитальная механика космического мусора в Gravity? [закрыто]

Это не очень правдоподобно, на самом деле. Орбиты различных спутников, которые у нас есть, очень разные. Если спутник взорвется, он не сильно изменит свою орбиту, поэтому не будет представлять большой опасности для других спутников. Я помню, как читал статью после того, как посмотрел фильм, это довольно интересно.

Вот оно.

В любом случае, я процитирую то, что имеет отношение к вашему вопросу:

Фил Плэйт: Обломки будут удаляться от взрыва, и каждый маленький кусочек останется более или менее на той же орбите. Вы получаете облако мусора, но со временем оно расширяется. Обычно это не так уж и плохо сразу, потому что спутники специально выводятся на орбиты, отличные от других спутников.

Также:

Фил Плэйт : Три объекта — Хаббл, МКС, Китайская станция — находятся на трех совершенно разных орбитах. Дело не только в том, что они находятся на разной высоте, орбиты имеют разную форму. Он наклонен, как два обруча, один внутри другого, а затем наклонен под углом.
Лерой Чиао : Орбитальные плоскости, вероятно, даже не совпадают, поэтому они находятся на совершенно разных орбитах и ​​на совершенно разных высотах.

Однако вы хотите проигнорировать это. Что ж, тогда вполне вероятно, что два тела находятся на одной орбите с периодом «встречи» 90 минут. То, что определяет вашу орбитальную высоту, в основном зависит только от вашей скорости . Радиус орбиты обратно пропорционален квадрату скорости.

Таким образом, если два тела находятся на одной орбите (с противоположной угловой скоростью), они будут иметь одинаковую скорость. Это означает, что они будут встречаться через каждые пол-оборота и что их период обращения на самом деле составляет 180 минут. Во всяком случае, да, это правдоподобно.
Не думайте, что сейчас у нас есть тела на одной и той же орбите в противоположных направлениях. Это было бы слишком рискованно, верно? Однако реальный сценарий упоминается в статье. :)

tl;dr - возможно , но не с вероятным расположением текущих спутников.

У вас может быть два способа регулярного взаимодействия на орбитах: разные наклонения и разные эксцентриситеты.

• Наклон - это вертикальный угол от базовой плоскости:

Картина

http://en.wikipedia.org/wiki/Орбитальная_наклонность

Вы можете видеть «восходящий узел» на этом изображении — он и дополняющий его «нисходящий узел» являются двумя точками, в которых выровнены орбиты. Если высоты орбит в этих узлах одинаковы, а станция и обломки прибывают в узел одновременно, они будут регулярно взаимодействовать. Любые орбиты, которые имеют одинаковые высоты в этих двух точках, будут иметь почти одинаковые высоты в любой момент времени, поэтому их орбиты будут занимать одинаковую продолжительность времени, и они останутся синхронизированными.

Однако, даже если бы это произошло с МКС, время сбилось, поскольку МКС обращается вокруг Земли каждые ~ 93 минуты, поэтому столкновения с обломками происходили бы каждые 46 минут (по одному разу в каждом узле).

• Эксцентриситет - это то, насколько круговой или эллиптической является орбита. Орбиты с эксцентриситетом, близким к 0, очень круглые, орбиты с эксцентриситетом меньше единицы несколько эллиптические, а орбиты с эксцентриситетом> = 1 являются либо параболическими, либо гиперболическими, что означает, что вращающееся тело убежит и никогда не вернется.

http://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_eccentricity

Если две орбиты выровняются в какой-то точке, и эксцентриситет одной из них приводит к тому, что период обращения одной из них будет кратным (назовем это n) периодом обращения другой, то они будут сталкиваться друг с другом на каждой nорбите. Например, МКС находится на очень круговой орбите с периодом обращения ~ 93 минуты. Если бы обломки находились на меньшей эксцентричной орбите с периодом (например) 1/2 периода МКС, они бы сталкивались друг с другом каждые 93 минуты, потому что каждая вторая орбита обломков помещает их в одно и то же место в то же время, что и МКС.

ОДНАКО, все эти ситуации крайне маловероятны. Орбиты — их высота, наклон и эксцентриситет — выбираются очень тщательно, исходя из их назначения. Цель МКС состоит в том, чтобы ее можно было обслуживать из как можно большего числа космических стран, требуя, чтобы она была достаточно низкой, чтобы двигаться быстро, чтобы у всех было много окон для запуска. Большинство спутников пытаются делать очень точные снимки или измерения, поэтому они будут находиться на гораздо более высокой орбите, чтобы иметь меньшую радиальную скорость (если они смотрят вниз) или быть более изолированными от нашей атмосферы и, следовательно, продержаться дольше ( в общем неплохо). Очень маловероятно, что достаточно близко к МКС будет станция, чтобы вызвать эффекты, показанные в фильме, но это возможно.

Я тоже думал об этом и читал. Я нашел полезным сравнить различные сценарии. Во-первых, «факты», изложенные в фильме:

1. Обломки падают на площадку Хаббла/Шаттла, МКС и Тяньгун («три орбитальных аппарата» отсюда и далее) в определенной последовательности (по ракурсам у меня сложилось впечатление, что они попадают и в этом порядке).
2. Он бьет каждые 90 минут.
3. Хаббл/Шаттл, МКС и Тяньгун находятся на одной орбитальной траектории и кажутся практически неподвижными по отношению друг к другу.

Ok? Сценарии:

1. Обломки движутся по тому же орбитальному пути, что и три орбитальных аппарата, но быстрее. [Невозможно: если двигаться по орбите быстрее, она будет на более высокой орбите, конец. То же самое для более медленной орбиты - ниже]
2. Обломки (каким-то образом) стационарны, т.е. не вращаются по орбите, и три орбитальных аппарата приближаются к полю обломков на каждой орбите. [Невозможно: если бы они не были на орбите, обломки были бы притянуты к Земле со скоростью около 1G и уже давно исчезли бы к следующему полету трех орбитальных аппаратов]
3. Обломки движутся по той же траектории, но в направлении, противоположном трем орбитальным аппаратам. [Ментальный: было бы немного безумно делать это, во-первых, предполагая, что поле обломков имеет примерно такой же импульс, что и породивший его спутник. Кроме того, орбитальный период МКС составляет около 90 минут, поэтому в этом сценарии поле будет воздействовать каждые 45 минут. У него также будет скорость сближения около 32 000 миль в час - они буквально не будут знать, что их поразило. Они точно не «увидят» приближение поля обломков.]
4. Одна полуправдоподобная версия событий, к которой я могу прийти, состоит в том, что обломки находятся на слегка эзотерической эллиптической орбите, которая настроена именно так, чтобы ее перигей пересекался с тремя орбитальными аппаратами. В перигее он будет двигаться максимально быстро, поэтому сможет «догнать» их и нанести удар по их лодкам.
5. В противном случае, наклонная орбита, которая пересекается с их, или это в сочетании с небольшой эллиптической, чтобы избежать проблемы двойного пересечения каждой орбиты. Проблема заключается в том, что он поражает все три орбитальных аппарата, поэтому он должен быть очень широким, но достаточно плотным, чтобы выглядеть так, как он есть, и сеять хаос.

Сила тяжести.

Сценарий в фильме «Гравитация» неправдоподобен. Любой объект, пораженный взрывной ракетой, очень быстро разлетелся как по вертикали, так и по горизонтали. Импульс и взрывная сила ракеты вызовут это в течение нескольких секунд после удара. Кроме того, орбитальная физика предсказывает, что фактически случайное количество момента, сообщаемого ракетой каждому фрагменту обломков, заставит эти фрагменты радикально изменить свою орбиту по сравнению с исходной орбитой разрушенного спутника. В фильме изображены обломки, движущиеся по той же орбите, что и космическая станция, в тесном строю, и это должно быть в прямо противоположном направлении, чтобы физика работала. Если бы что-то было разрушено взрывчаткой на поверхности земли и все осколки разлетелись в одном и том же направлении с одинаковой скоростью, это было бы, мягко говоря, удивительно.