Pytanie:
Jak aktywność astronautów od wewnątrz wpływa na statek kosmiczny?
coleopterist
2013-07-24 07:37:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Czy aktywność fizyczna wewnątrz statku kosmicznego może wpłynąć na to w jakiś sposób? Na przykład, jeśli ktoś na ISS wykonuje naprawy wymagające dużej ilości uderzeń młotkiem, czy może to trochę wpłynąć na orientację stacji? W każdym razie wibracje nie mogą być dobre.

A co powiesz na zwykłe poruszanie się wewnątrz statku?

Edycja: Czy jakieś zmiany są na tyle istotne, że wymagają od ISS lub innego statku ich poprawiania od czasu do czasu?

Trzy odpowiedzi:
#1
+19
robguinness
2013-07-24 13:19:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ten film może pomóc w odpowiedzi na Twoje pytanie. Począwszy od około 00:24, można zobaczyć astronautę biegnącego wokół „koła do ćwiczeń” Skylab (wczesnego programu stacji kosmicznej NASA, który nastąpił po lądowaniu na Księżycu Apollo). Zasadniczo po pewnym czasie NASA powiedziała astronautom, aby przestali biegać w ten sposób, ponieważ powodowało to użycie większej ilości paliwa do utrzymania prawidłowego nastawienia (orientacji) Skylab w kosmosie (przynajmniej tak mi powiedziano ... byłoby miło znaleźć odniesienie na poparcie tego twierdzenia).

W każdym razie krótka odpowiedź brzmi: tak, aktywność fizyczna astronauty w statku kosmicznym może całkowicie wpłynąć na jego orientację, a nawet na orbitę. To, czy jest to efekt duży, czy mały, zależy od ilości i rodzaju aktywności oraz (co najważniejsze) wielkości statku kosmicznego. Jednak nawet na ISS astronauci są poinstruowani, aby unikać lub nawet całkowicie zaprzestać niektórych czynności, ponieważ mogą one mieć niekorzystny wpływ na ilość paliwa używanego do kontroli położenia (mam w pamięci takie instrukcje podczas mojej pracy w programie ISS ). Inną kwestią jest to, że działalność astronauty może wpływać na eksperymenty mikrograwitacyjne prowadzone na ISS. Są one zwykle przeprowadzane przez określony czas, więc astronauta może zostać poinstruowany, aby unikał ruchu w określonej części ISS przez określony czas, aby nie zakłócać konkretnego eksperymentu.

Analiza prędkości początkowej i końcowej astronauty i założenie, że zmiana netto wynosi zero, nie jest tak naprawdę prostą sprawą. Jeśli myślisz o tym w kategoriach energii kinetycznej, astronauta cały czas przekazuje niewielkie ilości energii kinetycznej do swojego statku kosmicznego (energia jest przekształcana z wiązań chemicznych w jedzeniu, które zjada na energię kinetyczną z pracy jego). lub jej mięśnie). Oczywiście zmiany energii kinetycznej implikują zmianę prędkości [E = (0,5) m * v ^ 2]. Średnio te zmiany prędkości najprawdopodobniej znoszą się wzajemnie, jeśli nie są stosowane w stałym kierunku. Dlatego nie ma dużej ogólnej zmiany orbity statku kosmicznego z powodu tych ruchów. Jednak ruchy mogą absolutnie powodować niewielkie zmiany w orientacji statku kosmicznego i są one najczęściej kontrolowane przez aktywny system kontroli położenia (zwykle małe rakiety, które strzelają małymi seriami, aby przeciwdziałać niepożądanym zmianom w położeniu).

Dodam jednak, że te efekty (tj. ruch astronautów) prawdopodobnie nie są największym źródłem zakłóceń postawy statku kosmicznego. Tak naprawdę nie jestem ekspertem od kontroli postawy, więc nie mogę powiedzieć wam względnej wielkości różnych zakłóceń, ale jednym z największych (dla statków kosmicznych wczesnej orbity o niskiej orbicie) jest opór aerodynamiczny, spowodowany cienką warstwą atmosfery obecne na takich wysokościach.

Podczas Mira, kiedy nowy moduł był zadokowany, kosmonauci stali w nowym module oraz w rdzeniu i wspólnie próbowali „wstrząsnąć” stacją, aby przetestować wytrzymałość doku. Zakładam, że nigdy nie spodziewali się, że to faktycznie się nie powiedzie, raczej chcieli całkowicie „umieścić” go w kołnierzu dokującym.
Pierwsze poważne obawy pojawiły się, gdy Mir po raz pierwszy urósł do 35 metrów (Progress + Kvant + Mir + Soyuz. Wszystko w konfiguracji liniowej). Zaobserwowali elastyczne oscylacje całego kompleksu kosmicznego, powodujące niemal krytyczne naprężenia w portach dokujących. Zalecono unikanie pewnych częstotliwości na maszynach do ćwiczeń.
Przypominam, że podczas montażu ISS pewne fragmenty planu lotu załogi odpowiadające działaniom robotycznym zostały oznaczone „Ćwiczenia fizyczne zabronione”, prawdopodobnie z tego właśnie powodu.
Nawet LM w misjach Apollo odpowiadał za „obracanie się” urządzeń rejestrujących.
Teraz jestem ciekawy, więc zapytałem: [Czy NASA powiedziała astronautom Skylab, aby „Przestali biegać!”?] (Https://space.stackexchange.com/q/34569/12102)
Jeśli chodzi o koło do ćwiczeń Skylab, dlaczego mieliby używać paliwa RCS, aby wyeliminować perturbacje wywołane przez astronautę, zamiast po prostu pozwolić astronautom biegać przez chwilę w drugą stronę?
#2
+8
aramis
2013-07-24 13:36:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Działania wewnętrzne, inne niż aktywacja dysków, będą miały minimalne skutki.

Postawa

Jeśli wszyscy wejdą w jeden okrągły obszar i zaczną biegać po ścianach, ściany (powoli) zacznij obracać się w przeciwnym kierunku; może to nie być dokładne, ponieważ stacja chce obracać się wokół własnego środka masy, ale będzie próbowała obrócić się tak blisko, jak to możliwe, do przeciwnej.

Przyspieszenie promieniowania cieplnego.

Jeśli działanie wewnętrzne generuje znaczne lokalne ciepło, promieniowanie tego ciepła z pobliskich ścian zewnętrznych zapewni bardzo mały ciąg. Dla porównania, asymetryczne obciążenia termiczne na sondach Pioneera były wystarczające do wygenerowania 400 km / rok różnic pozycji poza wybrzeżem; to jest 8e-10 m / s² (0,8 nanometra na sekundę na sekundę).

Zauważ, że ta siła jest karłowata w układzie wewnętrznym przez inne interakcje, ale jest to prawdziwy efekt, jaki może wywołać załoga.

Kinetyczne przyspieszenie liniowe

Każde przyspieszenie kinetyczne powstałe w wyniku wybicia się z jednej strony jest anulowane przez uderzenie drugą stroną, z wyjątkiem bardzo niewielkiej ilości przekształcanej w ciepło w wyniku tarcia z atmosferą wewnętrzną. Ale aby zresetować dla dodatku, odrzucasz mniej więcej taką samą wartość w przeciwnym kierunku, dla długoterminowej siatki przyspieszenia 0 (z wyjątkiem asymetrycznego obciążenia termicznego).

#3
+5
JohnB
2013-07-24 16:53:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Aktywność fizyczna może mieć absolutny wpływ na statek kosmiczny od wewnątrz i podejmowane są środki w celu złagodzenia skutków.

Na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej znajduje się kilka maszyn do ćwiczeń, z których korzystają pasażerowie, aby zachować sprawność i utrzymać ją w dobrym stanie. wytrzymałość kości: Advanced Resistive Exercise Device (ARED), Cycle Ergometer with Vibration Isolation and Stabilization System (CEVIS) oraz Bieżnia z systemem izolacji i stabilizacji drgań (TVIS). To wszystko są naprawdę wymyślne nazwy dla maszyny do podnoszenia ciężarów, roweru treningowego i bieżni.

Te maszyny nie są przykręcone do ściany, ponieważ nie chcą dodawać żadnych niepożądanych sił wibracji do paneli słonecznych . Sunita Williams zapewnia świetne wyjaśnienie w swoim filmie z wyjazdu:

Prawdopodobnie zobaczysz, że rower trochę podskakuje. Kiedy go przesuwam, nie jest stabilny i mocno trzyma się ściany. Powodem tego jest to, że stacja kosmiczna jest dość duża; widzieliście, że na stacji kosmicznej są też panele słoneczne. Jeśli zaczniemy wkładać jakąkolwiek siłę w stację kosmiczną, spowoduje to, że te układy słoneczne trochę się odbiją. Aby temu zapobiec, maszyny trochę się odbijają i trochę się poruszają. W ten sposób nie wywieramy żadnych sił na strukturę statku kosmicznego w kierunku paneli słonecznych.

Następnie demonstruje ARED o godz. 13:26, który również „pływa”.

Advanced Resistive Exercise Device (ARED) Cycle Ergometer with Vibration Isolation and Stabilization System (CEVIS) Treadmill with Vibration Isolation and Stabilization System (TVIS)
Wszystkie zdjęcia dzięki uprzejmości NASA. Kliknij dowolną z nich, aby uzyskać pełną rozdzielczość

Wydaje mi się, że pamiętam, że kiedy Suni Williams przebiegała swój maraton na ISS, nie było to szczególnie doceniane przez pracowników struktur i oficerów ADCO (oficer kontroli postawy i kontroli).
Ten film o wyjeździe jest fantastyczny! Zalecane oglądanie.


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...