In de Shuttle Mission Simulator hebben we de Jacchia Reference Atmosphere gebruikt, het is goed tot 2500 km. IIRC het is niet goed laag, dus we gebruikten een standaard atmosfeermodel voor atmosferische vluchtregimes en Jacchia boven 182 km (600K voet).

Als een ruwe schatting kunt u

$ \ frac {P} {P_0} = e ^ {- y / h}, $

gebruiken waarbij $ P $ is de druk, $ P_0 $ is de druk op een referentiehoogte, zoals zeeniveau, $ y $ is de hoogte boven die referentie, en $ h $, de zogenaamde schaalhoogte, is ongeveer 8000 meter. Deze uitdrukking volgt in wezen uit thermodynamica (equipartitie). Het is precies correct als het zwaartekrachtveld constant is en de atmosfeer in thermisch evenwicht is. In werkelijkheid is de atmosfeer niet in thermisch evenwicht, en wordt het kouder naarmate je hoger gaat.

Aangezien dit exponentieel is, valt het zeer snel af. Je hoeft niet heel hoog te gaan voordat het totaal verwaarloosbaar wordt, en de dominante component zal niet de atmosfeer van de aarde zijn, maar het interplanetaire medium.

We hadden onlangs een vergelijkbare vereiste en creëerden een RESTful-web-API die de originele code van de NRLMSISE00 en de JB2008 -modellen bevat. De API is hier open en beschikbaar voor iedereen die deze nodig heeft.

Bewerken: het volgende is een grafiek die de variatie in atmosferische dichtheid uitzet met hoogte, zoals berekend door zowel JB2008 als NRLMSISE00-modellen die toegankelijk zijn via de API. Merk op dat de berekende waarden significant zullen variëren met de zonneactiviteit en deze waarden zijn voor nominale parameters. U kunt de Python-code die is gebruikt om de plot te genereren hier

Het ISS heeft ongeveer 7 ton brandstof per jaar nodig om in een baan om de aarde te blijven. Ik heb zojuist geprobeerd de luchtdichtheid in de baan van 400 km te berekenen met de schaalhoogte 8,5 km.

De luchtdichtheid zou er $ \ frac {1} {e ^ \ frac {400} {8.5}} $ vergeleken met zeeniveau. Maar dit lijkt veel te mager, want bij deze berekende luchtdichtheid zou er te weinig lucht zijn om 7 ton brandstofverbruik in een baan om de aarde te brengen.

Ondertussen: de schaalhoogte hangt af van de temperatuur. Dus boven 100 km 24 km gebruiken ipv 8,5 km Dus herhaalde ik de berekening met schaalhoogte 8,5 tot 100 km en schaalhoogte 24 van 100 tot 420 km dit vermenigvuldigd met 7691 m / sec, 86400 sec per dag, 365 dagen per jaar geeft ongeveer 3. Het resultaat betekent dat 1 m² ISS elk jaar evenveel lucht raakt als 3 m³ op zeeniveau. Dit komt overeen met een goed brandstofverbruik om in de baan te blijven.