Насколько постоянна сила сопротивления атмосферы, с которой сталкивается МКС?

Предположим, кто-то хочет модулировать мощность гипотетического мощного ионного двигателя на МКС, чтобы постоянно компенсировать силу атмосферного сопротивления, чтобы достичь почти идеальных условий свободного падения (почти нулевой микрогравитации) для экспериментов на станции, по крайней мере, между другими. маневры.

Какова зависимость силы сопротивления МКС от времени? Достаточно ли она постоянна, скажем, в пределах 10 % на заданной орбите? Или существует большая вариация дня и ночи из-за взаимодействия солнечной радиации и солнечного ветра с ионосферой?

Существуют ли другие эффекты, которые также могут вызвать значительные изменения силы сопротивления на МКС в пределах временных рамок данной орбиты?

примечание: это мысленный эксперимент по изучению природы силы сопротивления на МКС на ее орбитальной высоте, а не предложение практического способа минимизировать микрогравитацию, так как есть несколько других соображений, поэтому нет необходимости начинать список этих в комментариях. Этот вопрос возник из комментариев ниже этого ответа .

Помните Тяньгун-1? Еще накануне они изменили прогнозируемое время удара на несколько часов позже из-за отсутствия ожидаемой солнечной активности. Так что, похоже, существует довольно значительное количество вариаций, хотя у меня нет никаких цифр.
@NathanaelVetters сильная обратная связь при входе в атмосферу делает проблему гораздо более непредсказуемой. На высоте 400 км МКС теряет всего около 10 метров или меньше на орбиту, поэтому такое экспоненциальное поведение здесь не очень хорошая модель.
Недостаточно для правильного ответа, но, возможно, это кому-то поможет: существует значительная разница в плотности атмосферы (на высоте в 100 км) с широтой. Это будет двойной эффект на орбиту. Также есть разница день-ночь. Единственная бесплатная закрытая газета, которая у меня есть под рукой, — это Newton&Pelz: agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1029/JA074i016p04169 .
К сожалению, извините, похоже, что эта газета на самом деле платная. Моя ошибка. Я посмотрю, что я могу найти ...
@BobJacobsen доступен в НАСА . Хотя данные Explorer в 1966 году, возможно, не являются последним словом в этом вопросе, о них, безусловно, интересно читать!

Ответы (3)

В этой презентации о Satellite Drag есть таблица с вариациями плотности на высоте орбиты 400 км.

Солнечный цикл вызывает вариации на 1600 % и период в 11 лет.
Полугодовые вариации с 125 % и периодом 12 месяцев.
Солнечное вращение (УФ-излучение) с 250 % и периодом 27 дней.
Крупные геомагнитные бури с 800 % и 3 дня.
Суточный (день/ночь) эффект с 250 % и периодичностью 1 день.

Термосфера нагревается Солнцем, плотность увеличивается на дневной стороне Земли. МКС будет испытывать модуляцию плотности в течение периода обращения около 90 минут.

Этот! Огромные колебания сопротивления за одиннадцатилетний солнечный период делают прогнозирование сопротивления очень трудным и чем-то вроде фантастики. Большая (но не очень) вариация в краткосрочной перспективе затрудняет прогнозирование дня, когда спутник снова войдет в атмосферу. Одна хорошая солнечная вспышка, которая может случиться даже в слабые солнечные циклы (например, событие Кэррингтона), может раздуть атмосферу Земли, как перегретый зефир.
@David Hammen: Цитата из презентации: «Во время великой геомагнитной бури 13-14 марта 1989 года было потеряно отслеживание тысяч космических объектов. Один низкоорбитальный спутник потерял более 30 километров высоты и, следовательно, значительный срок службы во время этой бури. ."
Ой! Какая красивая, интересная каша!
«Дневной (день/ночь) эффект с 250% и периодом в 1 день» вы имеете в виду период в 1 орбиту (например, 90 минут)?

Взгляните на эту статью о том, насколько хорошо Gravity Probe B сделал именно это. Он имеет графики требуемого противодействующего ускорения в зависимости от временной шкалы (выраженной в частоте). GP-B находился на более высокой орбите, 642 км, но изменчивость во времени должна быть такой же, только гораздо меньше по величине.

Обычно мы предупреждаем новых пользователей об ответах, содержащих только ссылки, поэтому, честно говоря, я должен сделать это и здесь. Можете ли вы включить хотя бы сводку или снимок экрана с ускорением противодействия в зависимости от временной шкалы (рисунок 9?), Чтобы сохранить часть ценности и полезности вашего ответа, если/когда ссылка сгниет? Спасибо!
Также см. upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e5/ISS_altitude.png , где показана высота МКС за период немногим более семи лет. После пика 23-го солнечного цикла МКС было разрешено работать на высотах, которые были бы опасны во время пика этого солнечного цикла.

Орбита: Апогей: 408 км Перигей: 401,1 км

Закон равных площадей за равное время Кеплера гласит, что отношение скоростей Апогей/Перигей = 6808/6801,1 км = 1,001

Сопротивление пропорционально квадрату скорости, следовательно, коэффициент сопротивления = 1,002.

Предположение: Коэффициент лобового сопротивления одинаков для скоростей, а плотность атмосферы заметно не меняется при разнице в 7 км на такой большой высоте.

Итак, 0,2% должно быть изменение силы сопротивления.

О, это так невежественно с моей стороны. Я отредактирую ответ.
Изменение высоты добавит фактор пропорциональности, который не должен быть значительным. Я буду искать уравнение, действительное для изменения плотности LEO
Этот ответ упускает из виду большой суточный эффект (более чем в два раза), гораздо большие вариации из-за небольших изменений солнечной активности и абсолютно огромные вариации в течение одиннадцатилетнего солнечного цикла.
Дневной эффект возникает из-за того, что если вы находитесь в перигее, а в точке перигея ночь, из-за гораздо более низкой температуры плотность на НОО уменьшится? Или увеличить?
Суточный эффект не имеет ничего общего с изменением высоты космического корабля. Это изменение самой атмосферы. Солнце нагревает освещенную солнцем сторону атмосферы Земли, заставляя ее вздуваться. Атмосфера на неосвещенной стороне Земли остывает и сжимается. МКС проходит через это большое изменение плотности примерно 16 раз в день.
Насколько постоянна сила сопротивления атмосферы, с которой сталкивается МКС?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v