Насколько сложно что-то сбросить с МКС, чтобы она сошла с орбиты?

Во время 41-й экспедиции Рейд Уайзман и Александр Герст заменили вышедшую из строя помпу снаружи МКС. Я предполагаю, что они забрали сломанный насос обратно на МКС и вернули его на Землю в одной из грузовых капсул.

Можно ли вместо этого просто сильно бросить насос в направлении, противоположном движению станций, чтобы он двигался медленнее и сходил с орбиты? Я знаю, что МКС движется со скоростью примерно 8 км/с относительно земной поверхности, но один насос, вероятно, довольно легкий, и астронавты в хорошей форме.

Если вы бросите предмет так сильно, как только сможете, это будет около 10 или 20 м/с, это ничто по сравнению с 8000 м/с.
@ Уве, да, но МКС нуждается в постоянных ускорениях , чтобы предотвратить сход с орбиты, поэтому эти 10-20 м / с будут иметь существенное значение для времени схода с орбиты.
Здесь есть много ответов, которые хорошо освещают эту тему — здесь и далее на Physics SE .
Нет, скорее всего привезли с собой внутрь, а потом отправят обратно со следующим союзом (не в десантном блоке, а в части для отходов, чтобы сгореть при входе в атмосферу). Преднамеренное производство космического мусора — очень серьезная вещь.
@peterh Я знаю, это скорее гипотетический вопрос :)
Конечно, это зависит от того, как быстро вы хотите, чтобы он сошел с орбиты. Если вы не против подождать несколько месяцев, вы можете просто оставить его вне люка. Он останется позади при перезагрузке станции и (в зависимости от его формы, размера и массы) в конечном итоге сойдет с орбиты. Если вы хотите сделать это быстрее, вам нужно опустить перигей объекта настолько, чтобы он испытывал большее сопротивление.
Эти насосы уже возвращались для анализа отказов. Не знаю об этом конкретном случае.
Скорость круговой орбиты высотой 400 км 7,6732 км/с, высотой 380 км 7,6846 км/с. Разница около 11 м/с, но не маневр схода с орбиты. См. ответы на эти вопросы о снижении орбиты МКС: 1, 2. Если мы используем потерю высоты 3 км в месяц и 15 месяцев для схода с орбиты из этих ответов, то снижение высоты на 20 км приведет к 7 месяцам схода с орбиты МКС. насос вместо 15.
Чтобы выйти на орбиту со 130-километровым перицентром, которого должно быть достаточно, чтобы уйти с орбиты максимум за пару часов, вам потребуется около 87 м/с ретроградной. OTOH, интересно, не будет ли диагональный вектор лучше: поднимая апогей, вы опускаете перигей.
Первоначально я интерпретировал название как «Насколько сложно сбросить что-нибудь с МКС, чтобы МКС сошла с орбиты?»
@Ray, это был бы отличный эксперимент!
@Bananenaffe: Реакционная масса 1 кг при 12% скорости света даст перицентр 130 км; 34 % скорости света для траектории лит-торможения без учета сопротивления воздуха.

Ответы (3)

Ответ @ user3715778 правильный. Бросок не будет иметь достаточного значения для орбиты, чтобы быстро вернуться в атмосферу Земли с орбиты. Давайте запустим математику, используя уравнение vis-viva :

в 2 знак равно г М ( 2 р 1 а )

           periapsis       apoapsis          semi-major       apoapsis
           altitude (km)   altitude (km)     axis (km)        velocity (m/s)
initial        400.           400.             6778.             7668 
 final          80.           400.             6618.             7575

difference                                                         93

world's record                                                     45

редактировать: Скотт Мэнли также получает около 90 м / с.

Согласно этому ответу Quora , самый быстрый брошенный мяч был в крикете со скоростью около 161 км/ч или около 45 м/с, что составляет примерно половину скорости, необходимой для быстрого схода с орбиты. Это определенно сократит время входа в атмосферу, но в скафандре это будет довольно сложно !

Порядка сотен метров в секунду наверняка достижимо с помощью простой рогатки , если предмет достаточно большой и достаточно маленький. Просто случайный пример: Monster Slingshot New World Record Shot на YouTube, с канала Joerg Sprave's Slingshot . Возможно, вы сможете сделать это в стандартном скафандре.

Простая праща, по-видимому, также могла бы сделать это, в зависимости от нескольких деталей...


Однако на высоте 400 км все можно считать уходом с орбиты! Сопротивление ограничивает срок службы многих космических кораблей, и МКС регулярно разгоняется, чтобы даже поддерживать свою высоту. Скорость весьма изменчива, и активность Солнца может нагревать верхние слои атмосферы и сильно увеличивать скорость распада.

Например, Скотт Мэнли говорит , что сумке с инструментами, утерянной с МКС, потребовалось всего 9 месяцев, чтобы вернуться в атмосферу, например.

Посмотрите все хорошие ответы на Как долго мусор, сброшенный вручную с МКС, падает, прежде чем сгореть при входе в атмосферу? Например. По сути, если вы держите что-то на МКС , оно не сойдет с орбиты, по крайней мере, до конца жизни МКС. Однако, если вы выбросите его «за борт», он довольно быстро найдет дорогу к Земле, что и сделано. На самом деле это делается как преднамеренно, так и непреднамеренно, как показано в различных ответах на вопрос «Какие вещи были выброшены из МКС?».

гифка:

введите описание изображения здесь

выше: из вопроса Были ли эти большие куски «космического мусора» просто выпущены с МКС в «надирном и ретроградном» направлении?

редактировать: Согласно видео Скотта Мэнли, это1998-067NM 43203 ISS DEB

Согласно статье Space.com от 02 февраля 2018 года, космонавты побили российский рекорд выхода в открытый космос во время ремонта антенны космической станции :

В течение суток космонавты заменяли блок электроники на антенну связи с высоким коэффициентом усиления вне служебного модуля «Звезда». Вместо того, чтобы сохранить устаревшее оборудование, космонавты выбросили оригинальный блок электроники за борт, обрекая его на сгорание в земной атмосфере.

В этом ответе показан график для обычного спутника, хотя каждый размер и форма будут разными. На высоте 400 км время входа в атмосферу колеблется от нескольких лет до нескольких месяцев в зависимости от формы и ориентации космического корабля (см., например, этот ответ ) и солнечной активности. Подробнее о перетаскивании в этом ответе и ссылках внутри.

Этот ответ ссылается на сайт под названием lizzard-tail.com, где вы можете сами попробовать вычислить. Это не будет точным, опять же, потому что форма космического корабля и солнечная активность могут различаться, но вы можете поиграть с некоторыми общими параметрами космического корабля и солнечной активности, чтобы получить представление. Веб-сайт также ссылается на эту документацию .

введите описание изображения здесь

выше: заимствовано из этого ответа .

введите описание изображения здесь

выше: пример зависимости высоты МКС от времени, заимствованный из этого ответа .

Бейсбольный питчер Арольдис Чепмен является рекордсменом по самой быстрой подаче со скоростью 105 миль в час, все еще недостаточно дельта-v для схода с орбиты, но немного ближе.

Есть отличное видео Скотта Мэнли , в котором конкретно рассматривается ваш вопрос:

Мог ли астронавт сбросить что-то с орбиты на Землю?

Короткий ответ: нет, люди не могут обеспечить достаточную дельта-V с помощью мышечной силы, чтобы вывести объект с орбиты, сбросив его с МКС.

Длинный ответ говорит о том, что ваш короткий ответ является правильным ответом!
Ну вопрос был не с "с орбиты", а "с МКС" - которая еще внутри земной атмосферы. Астрономы считают атмосферу планеты принадлежащей этой планете, поэтому все, что находится на/внутри/на МКС, по-прежнему находится «на Земле» (я знаю, что существует произвольно выбранный предел в 100 км, где начинается космос и заканчивается Земля... официально). Кроме того, сомнительно, находится ли МКС на орбите Земли или выполняет полубаллистический полет с двигателем (потому что на самом деле она уже все время сходит с орбиты и требует перезагрузки, чтобы оставаться на высоте). В остальном ваш ответ правильный.
Чтобы быстро уйти с орбиты , нет... Но сброс чего-то ретроградного с МКС со скоростью всего 20 м/с сократит срок службы этого объекта до входа в атмосферу на 84%. (20 м/с сместят его перигей на 76 км!) Скорее всего, это будут месяцы, а не часы или даже дни.

0 м/с
. На высоте МКС атмосферное сопротивление — эффект частиц, поглощающих ваш импульс — будет уменьшаться на большинстве, если не на всех орбитах. МКС должна регулярно корректировать свою орбитальную скорость, чтобы удерживать ее на правильной орбите. Без таких корректировок он наверняка бы сгнил. Теперь, если вы хотите, чтобы брошенный объект немедленно распался, его нужно было бы бросить с орбитальной скоростью МКС, которая составляет около 7,7 км/с, в направлении, противоположном движению. При этом объект упадет прямо на Землю, прекратив ускорение, как только достигнет конечной скорости атмосферы на своей определенной высоте ∆. В зависимости от материала, он, скорее всего, тоже останется целым.