¿Alguien podría saltar de la estación espacial internacional y vivir?

Como dicen otras respuestas, si alguien simplemente salta de la estación espacial internacional (ISS), todavía estaría en órbita alrededor de la tierra ya que la ISS viaja a 17,000 millas por hora (a una altitud de 258 millas).

En lugar de simplemente saltar, imagina que el astronauta tiene un jet pack que puede cancelar esa velocidad de 17,000 millas por hora en muy poco tiempo (eso tomaría 77 segundos a 10 Gs de desaceleración). Entonces, allí está el astronauta, a 258 millas sobre la superficie de la tierra, estacionario y comenzando a acelerar a 1 G hacia la tierra. En la web, descubrí que muchos meteoros se queman a unas 30 millas sobre la tierra, donde la atmósfera se espesa lo suficiente como para desacelerar el meteoro debido a la compresión del aire frente al meteoro y la fricción del aire; esta compresión y fricción también calienta el meteoro. y lo derrite. ¡Tenga en cuenta que esta es aproximadamente la altura desde la que saltó Félix!

¿Qué tan rápido irá el astronauta cuando llegue a 30 millas? La respuesta es que estaría viajando a unas 6000 millas por hora (suponiendo que no haya fricción con el aire hasta que llegue a las 30 millas). Ahora, eso es aproximadamente 1/3 de la velocidad orbital y cuando los satélites salen de órbita, necesitan una protección térmica extensa para evitar ser incinerados. Así que ese es el primer problema: un traje espacial ordinario no protegería al astronauta, necesitaría un escudo térmico muy significativo, como una cápsula Mercury utilizada por el primer programa espacial tripulado de Estados Unidos. Así que no sería alguien simplemente "saltando" de la ISS con seguridad.

Por ahora, suponga que no está quemado de alguna manera. ¿Qué pasa con las fuerzas G de desaceleración? Cuando los satélites salen de órbita, tienen que controlar cuidadosamente el ángulo en el que entran: demasiado poco profundos y podrían saltar de vuelta a la órbita, demasiado empinados y la carga de calor sería demasiado alta y la desaceleración también sería demasiado alta para sobrevivir. . Pero nuestro astronauta está cayendo en línea recta, ¡perpendicular a la atmósfera!

Esto es solo una suposición, pero si tiene que desacelerar de 6000 MPH a una velocidad terminal de algo así como 600 MPH dentro de aproximadamente 5 millas, las fuerzas G serían algo así como 30 G, por lo que no sobreviviría y no hay manera de protegerse de tantos Gs. Felix comenzó a 0 MPH aproximadamente a esa altura, por lo que sobrevivió.

Depende de cómo definas el problema.

Los seres humanos han vuelto a entrar en la atmósfera desde la Estación Espacial Internacional muchas veces, ya sea en un transbordador espacial o en una cápsula Soyuz.

Alguien que volviera a entrar sin una nave espacial de algún tipo obviamente tendría que usar algún tipo de traje de presión (como lo hizo Felix Baumgartner en su salto). ¿Qué tan elaborado se permite que sea el traje presurizado?

Un traje presurizado es, en efecto, una nave espacial autónoma. Una cápsula Mercury o Vostok (los únicos vehículos de reingreso de una persona que conozco) podría considerarse (bastante vagamente) como un traje de presión muy grande con una forma extraña.

Solo necesitaría diseñar un traje presurizado con protección térmica similar a la protección ablativa utilizada por la mayoría de las cápsulas espaciales, o a las placas utilizadas por el transbordador espacial, además de un paracaídas. Esto sin duda cambiaría la forma del traje. Entonces, la pregunta es: ¿un traje presurizado con suficiente protección contra el calor para sobrevivir al reingreso sigue siendo un traje presurizado?

Gracias a mmc en los comentarios, la propuesta de MOOSE se acerca, pero sigue siendo más una cápsula que un traje; de hecho, el astronauta habría usado un traje espacial mientras lo usaba.

La respuesta es claramente sí , si está dispuesto a definir "traje presurizado" de manera bastante flexible. Es más una cuestión de definición del problema que de física e ingeniería.

Depende de la cantidad de combustible que tengas.
El transbordador espacial y otras naves necesitan escudos térmicos tan grandes porque los usan para descargar toda su energía cinética 'gratis'. El transbordador solo usa sus motores para despegar y solo tiene algunos pequeños propulsores disponibles en órbita.

Si también tuviera algún tipo de propulsión, así como un traje espacial y pudiera generar todo el empuje que necesita, podría flotar hacia la tierra tan lentamente como quisiera, como un Mary Poppins extraterrestre.

ACTUALIZACIÓN 2: si se le permite diseñar libremente el traje espacial, la respuesta es sí (ver más abajo)

Respuesta inicial antes de la aclaración

La respuesta corta es no. (VER ACTUALIZACIÓN)

La respuesta más larga es que hay algunos obstáculos clave. Una es que la persona en la estación espacial se encuentra en una órbita relativamente estable alrededor del planeta. Entonces, mientras que saltar desde la estación espacial impartiría un impulso ligeramente diferente, en principio terminarían en una órbita ligeramente diferente alrededor de la Tierra, dependiendo de cómo saltaran. En ese caso, tendrían que confiar en la lenta descomposición de su órbita provocada por cosas como la fricción en la atmósfera enrarecida (pero aún presente) y los impactos de micro-meteoritos, etc. En la mayoría de los casos, esto no sería adecuado para un sangrado suficiente. de velocidad para hacer que la persona caiga al suelo antes de que se agote su suministro de aire. De hecho, podrían estar en órbita durante bastante tiempo (por ejemplo, años) antes de volver a entrar en la atmósfera.

Dado que la pregunta establece que la persona podría superar la velocidad orbital, suponiendo que pudiera reducir su velocidad lo suficiente, volvería a entrar en la atmósfera a velocidades suficientemente altas para que la fricción de la atmósfera quemara su traje con bastante rapidez y los dejara expuestos a condiciones igualmente duras. .

PD: Wikipedia tiene un buen artículo sobre reglas generales para las temperaturas experimentadas.

ACTUALIZACIÓN: dado que las reglas han cambiado después de que se hizo la pregunta inicial, y estamos considerando algún tipo de tecnología avanzada, cambiaré la respuesta a sí con reserva. Esta pregunta ya no se trata de una persona que salta desde la estación espacial, sino del diseño específico del vehículo de reentrada. Si el objetivo es tener un traje articulado cuando se completa el salto, entonces no hay nada que lo impida físicamente. Ya no es una cuestión de física sino una cuestión de ingeniería. Por supuesto, el mayor obstáculo es el escudo térmico y la masa del escudo térmico. El ángulo de reentrada, etc., también sería un factor clave, pero la tecnología es factible, como lo demostró MOOSE.

ACTUALIZACIÓN 2: Ahora estoy aún más convencido de que, dados los criterios de diseño libre, la respuesta es sí. Volviendo a publicar mi comentario a FrankH:

Creo que su ejemplo está bien, pero también creo que los cuerpos elevadores son escalables, por lo que si quisiéramos diseñar un traje avanzado, podríamos utilizar principalmente un enfoque de cuerpo elevador modificado. Se podría utilizar aislamiento de espuma y enfriamiento adecuados y el buzo podría usar un programa de reingreso similar al del transbordador espacial . Todo lo que quería decir es que la pregunta era demasiado ambigua para llegar a una respuesta definitiva.

Para aclarar, cuando digo ambiguo me refiero a que la persona que hace la pregunta ha dejado demasiadas restricciones sin definir.

Aunque nuestra Estación Espacial Internacional está en una órbita terrestre baja, está a una altitud de unos 350-400 km (que se encuentra en la exosfera). Para superar la velocidad orbital, se necesitan algunos propulsores especiales además de su traje espacial presurizado. Porque tiene que abandonar y desacelerar desde la ISS, que gira a una velocidad de unos 7000 m/s.

Requisitos del traje espacial : el traje que ha proporcionado debe soportar temperaturas extremas (Wiki dice 200 C máx.) y presiones atmosféricas bajas (que podrían causar la enfermedad por descompresión ) y también proporcionar suficiente oxígeno hasta que aterrice.

(Por ahora, la mejor suite que recomendaría está disponible aquí )

Reingreso: antes de saltar desde una velocidad tan alta, el saltador debe desacelerar él mismo. Se podrían hacer reingresos exitosos si la suite espacial logra realizar algunos trucos de frenado aerodinámicos ( las cápsulas o las cabinas portátiles pequeñas serían mejores para los arrastres ) o usar un propulsor (creo que estoy actualizando el traje) para maniobrar en la atmósfera. El único desafío para el reingreso es luchar contra la termosfera en la exosfera. Como la densidad del aire también es demasiado baja allí , pronto romperá la barrera del sonido más fácilmente que Félix (por lo tanto, estará por encima de él). La fricción del aire también sería muy baja, lo que lo haría alcanzar altas velocidades (porque solo$mg$actúa aquí). Una vez que ingresa a la estratosfera, experimenta cierta fricción de aire que aumenta constantemente a medida que atraviesa diferentes capas y finalmente alcanza la velocidad terminal de 50 m/s y luego despliega su paracaídas para estofarse.

Si todo lo anterior funciona bien, definitivamente sobreviviría. El principal desafío es el reingreso donde es mejor usar arrastres. Incluso la NASA ha disminuido la altitud de reingreso a 76 millas, donde la fricción del aire sería fácilmente perceptible.

El resultado sería similar al reingreso del transbordador espacial. El individuo se encontraría con condiciones de calor severas y se quemaría hasta convertirse en cenizas.