Что такое сопротивление МКС?

МКС постоянно теряет высоту из-за сопротивления воздуха и других сил (приливных, электромагнитных). Хотя найти эту скорость в источниках не так уж сложно, поскольку орбитальная механика потери высоты фактически увеличивает линейную скорость, несмотря на растущее сопротивление, найти замедляющую силу не так просто.

Допустим, мы можем разработать двигатель с очень высоким ISp, который будет удерживать МКС на постоянной высоте без необходимости повторного разгона от средств доставки - какая тяга должна быть у него, чтобы поддерживать высоту?

Вы хотите, чтобы они постоянно стреляли?
@Antzi: Да, нон-стоп. Дескать, оказывается EmDrive работает так, как рекламируется. Или, что более реалистично, это очень эффективный ионный двигатель.
Вам понадобится какое-то средство дросселирования, чтобы учесть изменение сопротивления, вызванное факторами окружающей среды, и еще потребуются более мощные двигатели для маневров уклонения. Изменение высоты также может быть полезно для более слабых пусковых установок для достижения МКС (или более тяжелых грузов).
@Antzi: на МКС для них есть вполне функциональная RCS, и если бы у двигателя была небольшая избыточная тяга, его можно было бы на время отключить ... тем не менее, относитесь к этому больше как к мысленному эксперименту, чтобы объяснить, какую силу я имею в виду, а не реальное техническое приложение. (МКС внутри - это микрогравитация; я хочу знать силу сопротивления этой микрогравитации)
Это в основном то , что должен был сделать ISS VASIMR , к сожалению, отмененный.
@uhoh: Это дубликат этого , а не наоборот.
@Vikki-formerlySean о том, что я только что опубликовал это в мета: Созрели ли эти два похожих вопроса для слияния? не согласен, мы должны направлять будущих читателей к лучшим ответам , а не просто к самым старым. SE это все об ответах.
Этот вопрос и ответ более кратки, чем новый, и, следовательно, лучше. Новый вопрос содержит много ненужной чепухи, что затрудняет его чтение.

Ответы (2)

Прежде всего, давайте разберемся, что такое драг на самом деле. Для этого у Небес выше есть хорошая карта.введите описание изображения здесь

Следует отметить тот факт, что скорость атмосферного сопротивления меняется со временем, особенно в зависимости от солнечного цикла, но она может меняться по целому ряду причин, особенно для такого динамичного тела, как МКС. При текущей высоте около 400. Время, которое потребовалось, чтобы пройти от 414 до 406 км, составило около 2,5 месяцев или, скажем, 75 дней. Это означает, что лобовое сопротивление космического корабля составляет около 106 м/сутки. Орбитальную энергию можно рассчитать по формуле е к знак равно м в 2 / 2 . Энергия на 406 км составляет 29400301 Дж/кг, а на 406,1 — 29399868 Дж/кг. Таким образом, за сутки теряется 433 Дж/кг энергии. Сила применяется в течение всего этого периода времени, чтобы сделать эту энергию потерянной. Ф знак равно м А дает нам, что 433 Дж/кг/(расстояние, пройденное за день) = m * a. Таким образом, постоянное ускорение, которое удерживает его на той же орбите, составляет около 6,56 10 7   м / с 2 , или же 0,656   мю м / с 2 .

При массе станции 419 455 кг тормозящая сила составит 0,275 ньютона.

Возможные причины изменения лобового сопротивления: разная плотность атмосферы, через которую проходит МКС на разных высотах; разные широты означают, что МКС встречается с разными условиями в верхних слоях атмосферы (разная плотность, температура, влияние ветра внизу, эффекты из-за того, что Земля (и, следовательно, ее атмосфера) не является сферической); и, конечно же, изменения в конфигурации и ориентации МКС изменят ее обтекаемость, не говоря уже о том, что разные полезные нагрузки изменят отношение ее импульса к профилю лобового сопротивления, так что она будет более или менее подвержена влиянию одной и той же величины силы.
Вы не включили самый большой из всех, который является солнечным циклом. Солнечный цикл приводит к тому, что высшие слои атмосферы более активны в пиковые периоды и менее активны в солнечные минимумы.

Вот обновление ответа @PearsonArtPhoto с данными за другие периоды. В этом ответе используется скорость выпадения во время последнего солнечного цикла (№ 24). В текущем (2020 г.) минимуме солнечной активности скорость выпадения существенно меньше:введите описание изображения здесь

(источник: https://heavens-above.com/OrbitHeight.aspx?satid=25544 )

Это всего лишь 200 метров в месяц, 7 м/день и тормозящая сила 0,017 Н.

По сравнению с этим, на пике предпоследнего солнечного цикла (#23) в 2002 году активность была вдвое выше, и МКС пострадала гораздо больше:

введите описание изображения здесь

(источник: https://heavens-above.com/OrbitHeight.aspx?satid=25544 )

Это ошеломляющее падение 12 км/месяц или 400 м/день, что соответствует силе более 1 Н.

Это изменение в 50 раз, хотя его нельзя полностью списать только на солнечную активность: высота орбиты за эти годы менялась на 50 км, менялся и режим работы МКС. В 2002 году режим «ночной планер» еще не использовался — он снижает лобовое сопротивление ночью за счет оптимизации положения солнечных батарей.

Можете ли вы указать ссылку, которая показывает, что в настоящее время используется ночной планер? В остальном мне нравится ваш ответ, но единственный источник, который у меня есть, очень старый. Вы вполне можете быть правы, я просто не знаю.
Нет, у меня нет свежего источника. Он был введен в 2003 году. Я удалил слово «сегодня», так что утверждение верно в любом случае.
Возможно, @Tristan может поделиться некоторыми текущими знаниями.
А еще лучше, я просто спрошу у space.stackexchange.com/q/50773/6944