Vraag:
Wat is de weerstand van het ISS?
SF.
2015-11-09 19:17:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

ISS verliest constant hoogte door luchtweerstand en andere krachten (getijden, elektromagnetisch). Hoewel het vinden van die snelheid in de bronnen niet zo moeilijk is, met orbitale mechanica van hoogteverlies die de lineaire snelheid feitelijk verhoogt ondanks toenemende weerstand, is het vinden van de vertragende kracht lang niet zo eenvoudig.

Laten we zeggen dat we dat kunnen een boegschroef met een zeer hoge ISp ontwikkelen die het ISS op constante hoogte zou houden zonder dat de bestelwagens opnieuw moeten worden opgevoerd - welke stuwkracht zou het nodig hebben om het op hoogte te houden?

Wil je dat ze constant vuren?
@Antzi: Ja, non-stop. Stel, het lijkt erop dat de EmDrive net zo goed werkt als geadverteerd. Of realistischer, dat is een zeer efficiënte ionenmotor.
Je hebt een zekere mate van throttling nodig om rekening te houden met de variatie in de weerstand veroorzaakt door omgevingsfactoren, en je hebt nog steeds sterkere stuwraketten nodig voor ontwijkende manoeuvres. Een variatie in hoogte kan ook nuttig zijn voor zwakkere draagraketten om het ISS te bereiken (of zwaardere ladingen) .
@Antzi: ISS heeft hiervoor perfect functionele RCS, en als de boegschroef een beetje overtollige stuwkracht had, zou hij een tijdje kunnen worden uitgeschakeld ... niettemin, beschouw dit meer als een gedachte-experiment om uit te leggen wat voor soort kracht ik bedoel in plaats van echt technisch toepassing. (ISS binnenin is microzwaartekracht; ik wil de sterkte van de weerstandcomponent van die microzwaartekracht weten)
Dat is eigenlijk wat [ISS VASIMR] (https://en.wikipedia.org/wiki/Variable_Specific_Impulse_Magnetoplasma_Rocket#Potential_testing_on_the_International_Space_Station), helaas geannuleerd, moest doen.
Een antwoord:
PearsonArtPhoto
2015-11-09 21:05:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Laten we eerst eens kijken wat de weerstand eigenlijk is. Daarvoor heeft Heavens-above een mooie kaart. enter image description here

Enig opmerkelijk is het feit dat de atmosferische luchtweerstand verandert in de loop van de tijd, vooral met de zonnecyclus, maar het kan om verschillende redenen veranderen, vooral voor een lichaam dat zo dynamisch is als het ISS. Met de huidige hoogte variërend van rond de 400. De tijd die nodig was om van 414 naar 406 km te gaan was ongeveer 2,5 maand, of zeg maar 75 dagen. Dat betekent dat de luchtweerstand op het ruimtevaartuig ongeveer 106 m / dag is. Orbitale energie kan worden berekend door $ e_k = m * v ^ 2/2 $. De energie op 406 km is 29400301 J, en op 406,1 is 29399868 J * massa. Per dag gaat dus 433 J * massa aan energie verloren. De kracht wordt gedurende al die tijd toegepast om die energie verloren te laten gaan. $ F = m * A $ geeft ons dat 433 J * massa / (afgelegde afstand in een dag) = m * a. De constante versnelling die het in dezelfde baan zou houden, is dus ongeveer $ 6,56e-7 m / s ^ 2 $, of $ 0,656 \ mu m / s ^ 2 $.

Gegeven de stationsmassa van 419455 kg, zou de vertragingskracht 0,275 Newton zijn.

Mogelijke redenen voor het veranderen van de luchtweerstand zijn onder meer: ​​verschillende dichtheid van de atmosfeer ISS passeert op verschillende hoogtes; verschillende breedtegraden, wat betekent dat ISS voldoet aan verschillende omstandigheden in de bovenste atmosfeer (verschillende dichtheden, temperaturen, effecten van onderliggende winden, effecten als gevolg van het feit dat de aarde (en dus de atmosfeer) niet bolvormig is); en natuurlijk zullen veranderingen in de ISS-configuratie en oriëntatie veranderen hoe gestroomlijnd het is, om nog maar te zwijgen van het feit dat verschillende ladingen de verhouding van het momentum tot het weerstandsprofiel zullen veranderen, dus het zal min of meer worden beïnvloed door dezelfde omvang van kracht.
De grootste van allemaal, de zonnecyclus, heb je niet meegerekend. De zonnecyclus resulteert erin dat de hogere atmosfeer actiever is op zijn hoogtepunt en minder actief in de zonneminima.


ⓘ
Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...