Questão:
Como a atividade do astronauta de dentro afeta uma nave espacial?
coleopterist
2013-07-24 07:37:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

A atividade física de uma nave espacial pode afetá-la de alguma forma? Por exemplo, se alguém na ISS realiza reparos envolvendo muito marteladas, isso afetaria um pouco a orientação da estação? As vibrações não podem ser boas de qualquer forma.

Além disso, que tal o ato de simplesmente se mover dentro da nave?

Editar: As alterações são substanciais o suficiente para exigir que a ISS ou outra embarcação as corrija de vez em quando?

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

Este vídeo pode ajudar a responder à sua pergunta. Começando por volta das 00h24, você pode ver um astronauta correndo ao redor da "roda de exercícios" do Skylab (um dos primeiros programas da estação espacial da NASA, que se seguiu aos pousos da Apollo na lua). Basicamente, depois de algum tempo, a NASA disse aos astronautas para pararem de correr assim porque estava fazendo com que mais propelentes fossem usados ​​para manter a atitude correta (orientação) do Skylab no espaço (pelo menos é o que me disseram ... seria seria bom encontrar uma referência para apoiar esta afirmação).

De qualquer forma, a resposta curta é sim, a atividade física de um astronauta dentro de uma espaçonave pode afetar absolutamente sua orientação e até mesmo sua órbita. Se é um efeito grande ou pequeno, isso depende da quantidade e do tipo de atividade e (mais importante) do tamanho da espaçonave. Mesmo na ISS, no entanto, os astronautas são instruídos a evitar ou até mesmo interromper completamente algumas atividades porque podem ter um efeito adverso na quantidade de propulsores usados ​​para controle de atitude (tenho algumas lembranças dessas instruções durante meu tempo de trabalho no Programa ISS ) Outro problema é que as atividades de um astronauta podem afetar os experimentos de microgravidade conduzidos na ISS. Normalmente, eles são conduzidos durante um período de tempo especificado, portanto, um astronauta pode ser instruído a evitar o movimento em uma determinada parte da ISS por um determinado período de tempo, a fim de não perturbar um experimento específico.

Não é realmente uma simples questão de analisar as velocidades inicial e final de um astronauta e assumir que a variação líquida é zero. Se você pensar nisso em termos de energia cinética, um astronauta está o tempo todo transferindo pequenas quantidades de energia cinética para sua espaçonave (a energia sendo convertida de ligações químicas na comida que ele ingere em energia cinética do trabalho que faz ou seus músculos fazem). Mudanças na energia cinética, é claro, implicam em uma mudança na velocidade [E = (0,5) m * v ^ 2]. Em média, essas mudanças de velocidade provavelmente se cancelam, se não forem aplicadas em uma direção consistente. É por isso que não há grande mudança geral na órbita de uma espaçonave devido a esses movimentos. No entanto, os movimentos podem absolutamente causar pequenas mudanças na orientação da espaçonave, e estes são mais frequentemente controlados por um sistema de controle de atitude ativo (geralmente pequenos foguetes que disparam em pequenas rajadas para conter mudanças indesejadas de atitude).

Durante a Mir, quando um novo módulo era acoplado, os cosmonautas ficavam no novo módulo, e no núcleo, e juntos tentavam 'sacudir' a estação, para testar a resistência da doca. Suponho que eles nunca esperaram que ele realmente falhasse, ao invés disso, eles queriam 'acomodá-lo' completamente no colar de encaixe.
As primeiras preocupações sérias surgiram quando a Mir cresceu para 35 metros pela primeira vez (Progress + Kvant + Mir + Soyuz. Tudo em configuração linear.) Eles observaram oscilações elásticas de todo o complexo espacial causando estresse quase crítico nas portas de encaixe. As recomendações eram para evitar certas frequências em máquinas de exercício.
Durante a montagem da ISS, lembro que certas partes do plano de vôo da tripulação correspondentes às operações robóticas foram marcadas como "Exercício físico proibido", provavelmente por esse motivo exato.
Até mesmo o LM nas missões Apollo foi responsável pelo 'giro' dos dispositivos de gravação.
Agora estou curioso, então eu perguntei [A NASA disse aos astronautas do Skylab para “Parem de correr!”?] (Https://space.stackexchange.com/q/34569/12102)
Com relação à roda de exercício Skylab, por que eles precisariam usar o propelente RCS para anular as perturbações induzidas pelo astronauta, em vez de simplesmente fazer os astronautas correrem para o outro lado por um tempo?
#2
+8
aramis
2013-07-24 13:36:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

A atividade interna, além da ativação das unidades, terá efeitos mínimos.

Atitude

Se todos entrarem em uma área circular e começarem a correr pelas paredes, as paredes irão (lentamente) comece a girar na direção oposta; isso pode não ser exato, devido à estação querer girar sobre seu próprio centro de massa, mas tentará girar o mais próximo possível do oposto.

Aceleração da radiação térmica.

Se a ação interna gerar calor localizado significativo, a radiação desse calor das paredes externas próximas fornecerá um impulso muito pequeno. Para efeito de comparação, as cargas térmicas assimétricas nas sondas Pioneer foram suficientes para gerar 400km / ano de diferenças de posição ao largo da costa; isso é 8e-10 m / s² (0,8 nanômetros por segundo por segundo).

Observe que essa força é diminuída no sistema interno por outras interações, mas é um efeito real que a tripulação pode causar.

Aceleração linear cinética

Qualquer aceleração cinética de chutar de um lado é cancelada pelo impacto com o outro lado, exceto pela quantidade muito pequena convertida em calor por atrito com a atmosfera interna. Mas, para redefinir para aditivo, você está batendo com a mesma quantidade na outra direção, para uma rede de longo prazo de 0 de aceleração (exceto carregamento térmico assimétrico).

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

A atividade física pode afetar totalmente uma nave espacial por dentro, e medidas são tomadas para mitigar os efeitos.

Existem algumas máquinas de exercício a bordo da Estação Espacial Internacional que os ocupantes usam para se manter em forma e manter resistência óssea: o Dispositivo de exercício resistivo avançado (ARED), Ergômetro de ciclo com sistema de isolamento e estabilização de vibração (CEVIS) e a esteira com sistema de isolamento e estabilização de vibração (TVIS). Esses são todos nomes realmente extravagantes para uma máquina de levantamento de peso, uma bicicleta ergométrica e uma esteira.

Essas máquinas não são fixadas na parede porque não querem adicionar nenhuma força de vibração indesejada aos painéis solares . Sunita Williams fornece uma ótima explicação em seu vídeo de partida:

Você provavelmente verá que a bicicleta balança um pouco. Conforme eu o movo, ele não está firme e preso à parede firmemente. A razão para isso é que a estação espacial é muito grande; você viu que também há painéis solares na estação espacial. Se começarmos a colocar forças na estação espacial, isso fará com que essas matrizes solares saltem um pouco. Então, para evitar isso, as máquinas balançam um pouco e se movem um pouco. Dessa forma, não colocamos nenhuma força na estrutura da nave espacial para os painéis solares.

Ela continua demonstrando o ARED em 13:26, que também "flutua".

Advanced Resistive Exercise Device (ARED) Cycle Ergometer with Vibration Isolation and Stabilization System (CEVIS) Treadmill with Vibration Isolation and Stabilization System (TVIS)
Todas as imagens são cortesia da NASA. Clique em qualquer um deles para resolução total

Parece que me lembro que quando Suni Williams correu sua maratona na ISS, isso não foi particularmente apreciado pelos caras das estruturas e do ADCO (oficial de controle e determinação de atitude).
Esse vídeo de partida é fantástico! Visualização recomendada.


Estas perguntas e respostas foram traduzidas automaticamente do idioma inglês.O conteúdo original está disponível em stackexchange, que agradecemos pela licença cc by-sa 3.0 sob a qual é distribuído.
Loading...