Integridad estructural de la ISS

La ISS ocasionalmente dispara propulsores para corregir la órbita y usa ruedas de control de reacción para ajustar la actitud. También experimenta varias fuerzas externas: mareas, aerodinámicas, etc.

Desde el exterior, parece muy endeble: módulos conectados entre sí solo por los anillos de acoplamiento. ¿Es eso realmente todo lo que lo mantiene unido? ¿Los anillos de acoplamiento? ¿O hay algún tipo de estructura adicional para darle rigidez a todo?

¿La ISS experimenta fuerzas aerodinámicas? Sólo el arrastre baja su altura orbital, pero la aerodinámica requiere aire.
@Uwe Hay un poco de aire allí arriba (a aproximadamente 400 km de altitud): braeunig.us/space/atmos.htm Parece algo así como 10 ^ -12 tan denso como en la superficie. Personalmente, no tengo idea de cuán significativo es eso, pero no es cero. Como mínimo, una respuesta en Aviation indica que la resistencia es una fuerza importante a esa altitud: Aviation.stackexchange.com/questions/34150/…
Ese "arrastre que baja la altura de su órbita" es una fuerza aerodinámica.
La aerodinámica utiliza la suposición del continuo. La suposición es cierta para la presión del aire donde vuelan los aviones, pero no para la presión extremadamente baja en la órbita de los satélites. A 400 km de altura no se puede ignorar la naturaleza molecular discreta de los gases. Para un LEO, la mecánica estadística es un método más preciso que la aerodinámica continua. Ver wikipedia para la aerodinámica y la línea Karman a 100 km. Las alas producen una fuerza de sustentación por debajo de la línea de Karman, pero no a la altura de la ISS.
Otra cosa a recordar es que las fuerzas aplicadas a la estación son relativamente pequeñas. Los reinicios aún más poderosos dan como resultado solo fracciones de ag, y el arrastre (como sea que describa la mecánica) es una pequeña fuerza distribuida en toda el área frontal de la estación.

Respuestas (2)

La ISS está presurizada a la presión atmosférica nominal del nivel del mar de la Tierra, alrededor de 1013 hPa (14,7 libras por pulgada cuadrada). Los anillos de acoplamiento parecen tener unos 2,2 metros de diámetro, por lo que parecen tener un área transversal de unos 3,8 m² (5880 pulgadas cuadradas). Eso significa que cada anillo de acoplamiento (suponiendo que sean de ese tamaño) está constantemente bajo una fuerza de aproximadamente 385 kN (86 500 lbs) a medida que la atmósfera interna intenta separar las secciones acopladas.

Para poner eso en perspectiva, la masa total de la estación es de unas 420 toneladas métricas (924 740 lb), (equivalente a ~4120 kN en la superficie terrestre).

Las estructuras necesarias para contener una atmósfera amigable para los humanos no son de ninguna manera endebles, especialmente aquellas construidas a gran escala; las fuerzas involucradas pueden ser bastante sustanciales.

La fuerza en un lado del anillo de acoplamiento es contrarrestada por la fuerza en el otro lado, para una fuerza neta cero. De la misma manera, no sientes la presión atmosférica en tu mano cuando la sostienes, ya que la presión es la misma en cada lado. ¿A menos que te refieras a anillos de acoplamiento externos?
La fuerza cero neta que describe @SirAdelaide solo significa que no hay una aceleración resultante. No significa que no haya fuerzas internas masivas que pongan toda la piel de la ISS bajo tensión. ¿Diría usted que la piel de un globo inflado, en reposo, no está bajo tensión? También te sugiero que sientas la presión atmosférica en tu mano, pero no conoces la diferencia, así que no la notes.
@SirAdelaide No se trata de que la presión del aire actúe sobre la superficie del anillo en sí, sino sobre toda la superficie del recipiente a presión y la fuerza desequilibrada sobre el área abierta de la escotilla.

"¿Es eso realmente todo lo que lo mantiene unido?"

Bueno no.

Hay varios mecanismos de conexión diferentes que se utilizan para mantener unidas las diversas partes de la ISS. El mecanismo utilizado depende del tipo de componente que se utilice (presurizado, no presurizado) y quién lo construyó (EE. UU., Rusia, Japón).

  • Los módulos presurizados de EE. UU. se mantienen unidos entre sí mediante mecanismos comunes de atraque (CBM).

    ingrese la descripción de la imagen aquí

  • La interfaz entre los módulos presurizados de EE. UU. y el truss está en el laboratorio y el segmento de truss S0 y se llama Lab Cradle Assembly, también conocido como Module to Truss Segment Attach System (MTSAS).

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  • Los segmentos del truss se sujetan entre sí mediante el sistema de fijación de segmento a segmento (SSAS) o el sistema de fijación de truss Rocketdyne (RTAS).ingrese la descripción de la imagen aquí ingrese la descripción de la imagen aquí

  • El lado estadounidense está conectado al lado ruso por un sistema de conexión periférica andrógina (APAS).ingrese la descripción de la imagen aquí

  • La parte rusa utiliza mecanismos de interfaz Probe & Drogue e Hybrid.ingrese la descripción de la imagen aquí ingrese la descripción de la imagen aquí

  • El "porche", también conocido como JEM-EF, está unido al JEM por el exclusivo mecanismo de atraque de instalaciones expuestas (EFBM).ingrese la descripción de la imagen aquí

Excelente colección de documentación! ¡¡Gracias!!
Entonces, ¿funciona como la lente de una cámara SLR?
@JDługosz ¿Sobre qué mecanismo está preguntando?
@OrganicMarble el robusto acoplamiento físico de la montura de bayoneta. La "guía de alineación" y el "cierre" parecen familiares. Ninguna de las imágenes muestra cómo se unen cuando se acoplan.
Puede disfrutar leyendo el documento vinculado en la parte del sistema de conexión de segmento a segmento de mi respuesta. Es de donde provienen todas las imágenes y tiene muchos más detalles sobre cada mecanismo.
El legado de Apolo-Soyuz sigue vivo (APAS).
@JDługosz Puede descargar el IDD (documento de definición de interfaz) para el estándar de acoplamiento internacional en internationaldockingstandard.com/download/… . Los detalles de cómo las dos mitades se acoplan cuando están en dique rígido se encuentran en las páginas 3-23 y 3-24.
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