Почему мусор МКС так долго не падает с орбиты?

МКС недавно выбросила за борт часть мусора и ожидает, что ему потребуется 2-4 года, чтобы уйти с орбиты и сгореть.

От МКС Gizmodo выбрасывает 2,9-тонный поддон с батареями, создавая свой самый массивный кусок космического мусора :

Согласно заявлению НАСА, поддон оснащен никель-водородными батареями и будет оставаться на низкой околоземной орбите в течение следующих двух-четырех лет, «прежде чем безвредно сгореть в атмосфере» . SpaceFlightNow сообщает, что поддон является «самым массивным объектом, когда-либо сброшенным с орбитальной заставы».

Почему они не подтолкнут его к Земле и не собьют с орбиты раньше?

Или, может быть, они толкнули его так сильно, как только могли, и именно столько времени это занимает.

Просто кажется логичным, что они хотели бы избавиться от этого как можно скорее.

Добро пожаловать в Space SE. Не могли бы вы дать ссылку на это событие?
Canadarm2 может двигаться только со скоростью 0,6 м/с, и это без нагрузки. скорость быстро падает с нагрузкой. Вы не можете просто «нажимать сильнее» с таким аппаратом. Да, SSRMS может справиться с массой до 100 тонн, но не может с легкостью их перемещать. Однако я не эксперт по ограничениям нагрузки этой системы, поэтому я не могу точно сказать вам максимальные эксплуатационные ограничения для 2,9-тонной полезной нагрузки, такой как поддон для мусора. Но в любом случае 0,6 м/с — это верхняя граница.
@Polygnome, где ты взял число 0,6? Это отличается от того, что я помню. 0,6 близко к числу для челночного манипулятора, но SSRMS примерно вдвое меньше, чем IIRC.
Потому что дополнительный толчок потребовал бы дополнительной энергии, которую они хотели бы сохранить для более важных вещей, может быть... Они, вероятно, могли бы поторопить мусор, если бы это было важно, но поскольку никому не помешает иметь несколько спутников на литиевых батареях на орбите Земли на несколько лет, то зачем тратить топливо? Это мое предположение. Топливо очень дорого доставлять туда.
@OrganicMarble Возможно, я перепутал руку Shuttle и ISS, когда искал цифры. Однако на самом деле это не меняет настроения моего комментария, поскольку его величина одинакова. Вы просто не получите большого ускорения от руки.
@Polygnome делает ваш аргумент лучше, поскольку SSRMS еще медленнее.
Связанный: в этом видео объясняется, какие инструменты вы, вероятно, захотите использовать, чтобы помочь вам быстрее извлечь поддон для мусора. youtube.com/watch?v=cxNJoaBLLNM&ab_channel=ScottManley С учётом сказанного можно подумать о том, чтобы оттолкнуть его как можно сильнее, чтобы увеличить орбиту станции.

Ответы (3)

Я полагаю, вы имеете в виду выброс поддона для мусора со старыми батареями, вес которого составил около 2,9 тонны. Они были сброшены с помощью Canadarm2.

Canadarm2 имеет следующие эксплуатационные ограничения:

Скорость операций

  • Без нагрузки: 37 сантиметров в секунду (1,21 фута в секунду)
  • Загружено:
    • Сборка станции — 2 сантиметра/секунду (0,79 дюйма/секунду)
    • Поддержка EVA - 15 сантиметров в секунду (5,9 дюйма в секунду)
    • Орбитальный аппарат — 1,2 сантиметра в секунду (0,47 дюйма в секунду)

(Цифры от Canadarm2 и подсистемы мобильного обслуживания )

Я не совсем уверен, где в этом диапазоне падает поддон, но предположительно где-то между 2 см/с и 15 см/с. Верхний предел составляет 37 см/с.

Орбитальная скорость МКС ~7660 м/с. Это означает, что поддон может получить только около 0,005% изменения скорости от руки.

Прибавьте к этому тот факт, что поддон очень плотный и имеет небольшую площадь поперечного сечения, баллистический коэффициент довольно высок, поэтому он не испытывает большого сопротивления (по сравнению с большим легким предметом).

Судя по этим вопросам и ответам , выбрасывание предметов вручную дает скорость около 0,6 м/с, но только для предметов, которые значительно легче 2,9 тонны .

@Uwe уже провел хорошее сравнение с Шаттлом, которому для входа в атмосферу требовалось 90 м / с. Сброс был произведен со скоростью 0,37 м/с.

Вы не можете просто «давить сильнее» из-за эксплуатационных ограничений Canadarm2 и человеческого тела, в зависимости от того, кто сбрасывает за борт.

И при таком небольшом изменении скорости уход с орбиты занимает некоторое время. Что на самом деле не имеет значения. Ускорение спуска с орбиты повлечет за собой большие затраты без видимой выгоды.

Я был с тобой до тех пор, пока «человеческое тело» не укусило. Актуальность? Элементы управления SSRMS не требуют силы для работы.
@OrganicMarble Нет, но не весь мусор выбрасывается с помощью руки. В данном случае так и было, а в других случаях это делалось буквально силой тела отталкивая мусор, например здесь: twitter.com/Space_Station/status/1354461242610642945
Ох, хорошо. Я думал, ты имеешь в виду, кто летел рукой, чтобы сбросить л/л. Я мог бы выбрать несколько роботов с этим, но мне это достаточно хорошо для +1
@OrganicMarble Не стесняйтесь придираться, если это приведет к улучшению ответа, который просто поможет в распространении знаний. Как я уже сказал, я не эксперт, когда дело доходит до руки.
Что ж, последние 3 пули, которые вы даете, являются «заряженными» ставками, а не только станционной сборкой. «Заряжен» просто означает, что рука сцеплена с полезной нагрузкой. Возможно, вы просто неправильно скопировали его из источника. «Орбитальный» был для гипотетического случая, когда SSRMS перемещала шаттл, этого никогда не было. Частью настройки SSRMS для операций является загрузка файлов на его компьютеры, которые определяют максимально допустимые скорости для конкретной полезной нагрузки. Это не просто вопрос доступной мощности манипулятора по сравнению с массой полезной нагрузки (хотя это, очевидно, главное соображение).
@OrganicMarble Я немного изменил разметку списка, теперь она намного понятнее.
Есть также небольшая проблема с отдачей; вы можете не хотеть давить сильнее, чтобы свести к минимуму изменение импульса на самой МКС. Я уверен, что разница масс достаточно велика, чтобы о ней не стоило беспокоиться, но есть момент, когда вы можете достаточно сильно надавить, чтобы существенно повлиять на орбиту МКС.

Есть две основные причины, по которым это занимает так много времени:

  1. много массы и очень мало дельта-v.
  2. большой баллистический коэффициент.

Первая связана с ограничением механизма развертывания. Второе означает, что сопротивление занимает больше времени, чем, скажем, хрупкая конструкция.

У фигни большой баллистический коэффициент? У вас есть источник? Это было бы, мягко говоря, удивительно. Этот коробчатый контейнер совсем не аэродинамический. И в этом не было бы смысла, если цель состоит в том, чтобы позволить тяге спуститься на землю и разбить ее на части по пути вниз, если это возможно. Почему вы говорите, что у него большой баллистический коэффициент?
@ user39728, потому что это очевидно. Плотные тела, как правило, имеют высокие баллистические коэффициенты. Предлагаем вам прочитать статью в Википедии.
В той области, о которой мы говорим, мы имеем дело с динамикой разреженного газа. Для быстрого взгляда это просто плотность. Батареи плотные.
Хорошо, вы знаете лучше, чем я, но сказать «потому что это очевидно» - вряд ли хороший способ начать ответ. Научите меня, чтобы в следующий раз я мог задавать меньше глупых вопросов ;-)
Спасибо, Эрик.
@ user39728 что вы можете бросить дальше: пляжный мяч, маленький пластиковый мяч или мяч для гольфа?
@eps: проблема плотности была объяснена, поэтому на данный момент вы мало что добавляете. Кроме того, мячи имеют совершенно разные размеры, так что в игре будут две переменные, и сразу не будет очевидно, какая из них отвечает за разницу в движении между мячами.
@user39728 user39728 Один из способов взглянуть на это — использовать родственную концепцию, коэффициент лобового сопротивления. с д . Дана жидкость (жидкость или газ) с плотностью р и тело, движущееся в жидкости со скоростью в и поперечное сечение А к жидкости сила, действующая на объект, Ф "=" 1 2 р в 2 с д А . Форма важна для самолетов, судов и автомобилей. Это совсем не важно для вещей в верхних слоях атмосферы с очень низкой плотностью. Стандартное значение для с д в верхних слоях атмосферы 2,2. Для сравнения, очень хороший парашют (сконструированный так, чтобы быть неаэродинамическим) имеет с д 1,5.
Почти все в космосе по сути является парашютом. Все, что имеет значение, это поперечное сечение. Имея два объекта с одинаковым поперечным сечением, один очень легкий, а другой очень массивный, два объекта испытывают более или менее одинаковую силу сопротивления. Если разделить на массу, очень легкий объект испытает гораздо большее ускорение сопротивления, чем очень массивный объект. Связь между баллистическим коэффициентом Б С упомянутый в ответе и коэффициент аэродинамического сопротивления с д Я только что написал о простом: Б С "=" М / ( с д А ) .
В результате получается красивое выражение для ускорения сопротивления: а д "=" 1 2 р в 2 / Б С . Обратная зависимость между баллистическим коэффициентом и ускорением сопротивления означает, что чем выше баллистический коэффициент, тем меньше ускорение сопротивления (и наоборот).

Космический шаттл уходил с орбиты в течение трех минут, чтобы снизить орбитальную скорость всего на 1 %. Эта дельта v составляла всего 90 м/с. Но 90 м/с — это 324 км/ч, а это гораздо больше, чем небольшой дополнительный толчок. Медленному пешеходу требуется около 10 минут для прохождения одного километра со скоростью 1,67 м/с или 6 км/ч.

Если легкий толчок подобен скорости медленного пешехода, то он составляет всего 1,85 % от необходимой дельты v 90 м/с. Скорость схода с орбиты сравнима со скоростью высокоскоростного электропоезда ICE-3, на котором разрешена скорость 330 км/ч.

Попробуйте представить себе ICE-3, проносящийся на полной скорости на расстоянии каких-нибудь 20 м. Это как легкий толчок?

Почему мусор МКС так долго не падает с орбиты?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 2v