Vraag:
Hoe beïnvloedt de activiteit van astronauten van binnenuit een ruimtevaartuig?
coleopterist
2013-07-24 07:37:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kan fysieke activiteit vanuit een ruimtevaartuig er op de een of andere manier invloed op hebben? Als iemand op het ISS bijvoorbeeld reparaties uitvoert waarbij veel moet worden gehamerd, zou dit dan misschien de oriëntatie van het station een beetje beïnvloeden? De trillingen kunnen in ieder geval geen goede zaak zijn.

En hoe zit het met het gewoon rond bewegen in het vaartuig?

Bewerken: Zijn er wijzigingen substantieel genoeg om te eisen dat het ISS of een ander vaartuig ze zo nu en dan corrigeert?

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

Deze video kan helpen om je vraag te beantwoorden. Vanaf ongeveer 00:24 kun je een astronaut rond het "oefenwiel" van Skylab zien rennen (een vroeg NASA-ruimtestationprogramma, dat volgde op de Apollo-maanlandingen). In feite zei NASA na enige tijd tegen de astronauten dat ze moesten stoppen met zo rond te rennen, omdat hierdoor meer drijfgassen werden gebruikt om de juiste houding (oriëntatie) van Skylab in de ruimte te behouden (dit is tenminste wat mij is verteld ... het zou wees aardig om een ​​verwijzing te vinden om deze bewering te staven).

Hoe dan ook, het korte antwoord is ja, de fysieke activiteit van een astronaut in een ruimtevaartuig kan zijn oriëntatie en zelfs zijn baan absoluut beïnvloeden. Of het een groot of klein effect is, dit hangt af van de hoeveelheid en het type activiteit en (vooral) de grootte van het ruimtevaartuig. Maar zelfs op het ISS krijgen astronauten de instructie om sommige activiteiten te vermijden of zelfs helemaal te stoppen, omdat ze een nadelige invloed kunnen hebben op de hoeveelheid drijfgassen die wordt gebruikt voor houdingcontrole (ik herinner me dergelijke instructies enigszins tijdens mijn tijd dat ik in het ISS-programma werkte ). Een ander probleem is dat de activiteiten van een astronaut invloed kunnen hebben op de microzwaartekrachtexperimenten die op het ISS worden uitgevoerd. Deze worden doorgaans uitgevoerd gedurende een bepaalde tijdsperiode, dus een astronaut kan worden geïnstrueerd om gedurende een bepaalde tijd beweging in een bepaald deel van het ISS te vermijden om een ​​bepaald experiment niet te verstoren.

Het is niet echt een simpele kwestie van het analyseren van de begin- en eindsnelheden van een astronaut en ervan uitgaan dat de netto verandering nul is. Als je het in termen van kinetische energie beschouwt, is een astronaut de hele tijd bezig met het overdragen van kleine hoeveelheden kinetische energie naar zijn of haar ruimtevaartuig (de energie die wordt omgezet van chemische bindingen in het voedsel dat hij of zij eet in kinetische energie van het werk dat zijn of haar spieren doen). Veranderingen in kinetische energie impliceren natuurlijk een verandering in snelheid [E = (0,5) m * v ^ 2]. Gemiddeld heffen deze snelheidsveranderingen elkaar hoogstwaarschijnlijk op, als ze niet in een consistente richting worden toegepast. Dit is de reden waarom er als gevolg van deze bewegingen geen grote algehele verandering in de baan van een ruimtevaartuig optreedt. De bewegingen kunnen echter absoluut kleine veranderingen in de oriëntatie van het ruimtevaartuig veroorzaken, en deze worden meestal bestuurd door een actief houdingcontrolesysteem (meestal kleine raketten die in kleine uitbarstingen vuren om ongewenste veranderingen in houding tegen te gaan).

Ik zal er echter aan toevoegen dat deze effecten (dwz beweging van de astronaut) waarschijnlijk niet de grootste bron van houdingsverstoring op een ruimtevaartuig zijn. Ik ben niet echt een expert op het gebied van houdingcontrole, dus ik kan je de relatieve omvang van de verschillende verstoringen niet vertellen, maar een van de grootste (voor ruimtevaartuigen met een lage vroege baan) is eigenlijk de luchtweerstand, veroorzaakt door de dunne laag van de atmosfeer aanwezig op dergelijke hoogten.

Tijdens Mir, wanneer een nieuwe module werd gedokt, stonden de kosmonauten in de nieuwe module en in de kern, en probeerden ze samen het station te 'schudden' om de sterkte van het dok te testen. Ik neem aan dat ze nooit hadden verwacht dat het echt zou mislukken, maar dat ze het volledig in de docking-kraag wilden 'nestelen'.
De eerste serieuze zorgen deden zich voor toen Mir voor het eerst gegroeid was tot 35 meter (Progress + Kvant + Mir + Sojoez. Allemaal in lineaire configuratie). Ze hebben elastische trillingen waargenomen van het hele ruimtecomplex die een bijna kritische spanning op de dockingpoorten veroorzaakten. De aanbevelingen waren om bepaalde frequenties op fitnessapparaten te vermijden.
Tijdens de montage van het ISS herinner ik me dat bepaalde delen van het vluchtplan van de bemanning die corresponderen met robotica-operaties waren gemarkeerd als "Fysieke oefening verboden", waarschijnlijk om deze exacte reden.
Zelfs de LM in de Apollo-missies was verantwoordelijk voor het 'draaien' van de opnameapparatuur.
Nu ben ik nieuwsgierig, dus ik heb gevraagd [Heeft NASA de Skylab-astronauten verteld "Stop met rondrennen!"?] (Https://space.stackexchange.com/q/34569/12102)
Wat betreft het Skylab-oefenwiel, waarom zouden ze RCS-drijfgas moeten gebruiken om de door astronauten veroorzaakte verstoringen op te heffen, in plaats van de astronauten gewoon een tijdje de andere kant op te laten rennen?
#2
+8
aramis
2013-07-24 13:36:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Interne activiteit, anders dan het activeren van de schijven, heeft minimale effecten.

Houding

Als iedereen een rond gebied betreedt en de muren begint te rennen, zullen de muren (langzaam) beginnen te draaien in de tegenovergestelde richting; dit is misschien niet exact, omdat het station om zijn eigen massamiddelpunt wil roteren, maar het zal proberen zo dicht mogelijk bij het tegenovergestelde te roteren.

Versnelling van thermische straling.

Als interne actie aanzienlijke plaatselijke warmte genereert, zal de straling van die warmte van de nabijgelegen buitenmuren een zeer kleine stuwkracht geven. Ter vergelijking: de asymmetrische thermische belastingen op de Pioneer-sondes waren voldoende om 400 km / jaar off-coast positieverschillen te genereren; dat is 8e-10 m / s² (0,8 nanometer per seconde per seconde).

Merk op dat deze kracht in het innerlijke systeem wordt verkleind door andere interacties, maar het is een echt effect dat de bemanning zou kunnen veroorzaken.

Kinetische lineaire versnelling

Elke kinetische versnelling vanaf de ene kant wordt geannuleerd door een botsing met de andere kant, behalve de zeer kleine hoeveelheid die door wrijving met de interne atmosfeer in warmte wordt omgezet. Maar om te resetten voor additief, stoot je ongeveer dezelfde hoeveelheid af in de andere richting, voor een lange termijn netto van 0 versnelling (behalve asymmetrische thermische belasting).

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

Fysieke activiteit kan een ruimtevaartuig absoluut van binnenuit beïnvloeden en er worden maatregelen genomen om de effecten te verzachten.

Er zijn een paar fitnessapparaten aan boord van het internationale ruimtestation die de inzittenden gebruiken om fit te blijven en te onderhouden botsterkte: het Advanced Resistive Exercise Device (ARED), Cycle Ergometer with Vibration Isolation and Stabilization System (CEVIS) en de Loopband met Vibration Isolation and Stabilization System (TVIS). Dat zijn allemaal heel mooie namen voor een gewichthefmachine, een hometrainer en een loopband.

Deze machines zijn niet aan de muur vastgeschroefd omdat ze geen ongewenste trillingskrachten aan de zonnepanelen willen toevoegen. . Sunita Williams geeft een geweldige uitleg in haar vertrekvideo:

Je zult waarschijnlijk zien dat de motor een beetje rond stuitert. Terwijl ik het verplaats, staat het niet stabiel en wordt het stevig tegen de muur gehouden. De reden daarvoor is dat het ruimtestation behoorlijk groot is; je zag dat er ook zonnepanelen op het ruimtestation staan. Als we krachten in het ruimtestation gaan steken, zullen die zonnepanelen een beetje rondkaatsen. Om dat te voorkomen, stuiteren de machines een beetje in het rond en bewegen ze een beetje. Op die manier oefenen we geen krachten uit op de structuur van het ruimtevaartuig naar de zonnepanelen.

Ze gaat verder met het demonstreren van de ARED op 13:26 die ook "zweeft".

Advanced Resistive Exercise Device (ARED) Cycle Ergometer with Vibration Isolation and Stabilization System (CEVIS) Treadmill with Vibration Isolation and Stabilization System (TVIS)
Alle afbeeldingen met dank aan NASA. Klik op een ervan voor volledige resolutie

Ik meen me te herinneren dat toen Suni Williams haar marathon op het ISS liep, dit niet bijzonder op prijs werd gesteld door de structuren en de jongens van ADCO (attitudebepaling en controlefunctionaris).
Die vertrekvideo is fantastisch! Aanbevolen bezichtiging.


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...