¿Qué tan difícil tienes que tirar algo de la ISS para que salga de órbita?

Durante la Expedición 41, Reid Wiseman y Alexander Gerst reemplazaron una bomba defectuosa en el exterior de la ISS. Supongo que llevaron la bomba rota al interior de la ISS y la devolvieron a la Tierra en una de las cápsulas de carga.

¿Sería posible, en cambio, lanzar la bomba muy fuerte en la dirección opuesta al movimiento de las estaciones para que viajara más lento y saliera de órbita? Sé que la ISS viaja aproximadamente a 8 km/s en relación con la superficie terrestre, pero una bomba probablemente sea bastante liviana y los astronautas estén en buena forma.

Lanzar una cosa lo más fuerte que puedas será de unos 10 o 20 m/s, eso no es nada comparado con 8000 m/s.
@Uwe, sí, pero la ISS necesita impulsos constantes para evitar la salida de órbita, por lo que esos 10-20 m/s marcarán una diferencia significativa en el tiempo de salida.
Hay muchas respuestas aquí que cubren bien este tema, aquí y más en Physics SE .
No, lo más probable es que lo hayan traído consigo dentro, y luego lo enviarán de vuelta con el próximo soyuz (no en la unidad de aterrizaje, sino en la parte de los desechos, para quemarlos al volver a entrar). Producir residuos espaciales de forma intencionada es algo muy serio.
@peterh Lo sé, es más una pregunta hipotética :)
Por supuesto, depende de lo rápido que quieras que salga de órbita. Si no te importa esperar unos meses, puedes dejarlo fuera de la escotilla. Será dejado atrás por los reinicios de la estación y (dependiendo de su forma, tamaño y masa) eventualmente saldrá de órbita. Si desea hacerlo más rápido, debe bajar el perigeo del objeto lo suficiente como para que experimente una mayor resistencia.
Esas bombas se han devuelto antes para un análisis de fallas. Desconozco este caso en concreto.
La velocidad de una órbita circular con una altura de 400 km es 7,6732 km/s, con 380 km es 7,6846 km/s. Unos 11 m/s de diferencia, pero no una maniobra de desorbitación. Vea las respuestas a estas preguntas sobre el decaimiento de la órbita de la ISS: 1, 2. Si usamos la pérdida de altura de 3 km por mes y los 15 meses para una salida de órbita de estas respuestas, 20 km menos de altura resultarán en 7 meses para la salida de órbita de la bomba en lugar de 15.
Para entrar en una órbita con un periápside de 130 km, que debería ser suficiente para salir de órbita en un par de horas como máximo, necesitaría unos 87 m/s retrógrados. OTOH, me pregunto si un vector diagonal no sería mejor: al aumentar el apogeo, se cae el perigeo.
Inicialmente interpreté el título como "¿Qué tan difícil tienes que tirar algo de la ISS para hacer que la ISS salga de órbita?"
@Ray, ¡sería un gran experimento!
@Bananenaffe: la masa de reacción de 1 kg al 12 % de la velocidad de la luz le dará el periápside de 130 km; 34% de la velocidad de la luz para una trayectoria de litofrenado que desprecia la resistencia del aire.

Respuestas (3)

La respuesta de @ user3715778 es correcta. Lanzar no hará una diferencia suficiente en la órbita para volver a entrar en la atmósfera de la Tierra y salir de órbita rápidamente. Hagamos las matemáticas usando la ecuación vis-viva :

v 2 = GRAMO METRO ( 2 r − 1 a ) 

           periapsis       apoapsis          semi-major       apoapsis
           altitude (km)   altitude (km)     axis (km)        velocity (m/s)
initial        400.           400.             6778.             7668 
 final          80.           400.             6618.             7575

difference                                                         93

world's record                                                     45

editar: Scott Manley también obtiene alrededor de 90 m / s.

Según esta respuesta de Quora , la pelota lanzada más rápido fue en Cricket con una velocidad de aproximadamente 161 kph o aproximadamente 45 m/s, que es aproximadamente la mitad de la velocidad necesaria para salir de órbita rápidamente. Esto definitivamente acortaría el tiempo de reingreso, ¡pero sería un gran desafío mientras usa un traje espacial!

El orden de los cien metros por segundo ciertamente se puede lograr con una honda simple , si es lo suficientemente grande y el artículo lo suficientemente pequeño. Solo un ejemplo aleatorio: Monster Slingshot New World Record Shot en YouTube, del Slingshot Channel de Joerg Sprave . Es posible que puedas hacer esto con un traje espacial estándar.

Posiblemente, un simple cabestrillo también podría hacerlo, dependiendo de varios detalles...

Sin embargo , ¡a 400 km de altitud todo podría considerarse como fuera de órbita! El arrastre limita la vida útil de muchas naves espaciales allí, y la ISS se impulsa regularmente para incluso mantener su altitud. La tasa es bastante variable y la actividad del Sol puede calentar la atmósfera superior y aumentar mucho la tasa de descomposición.

Por ejemplo, Scott Manley dice que una bolsa de herramientas perdida de la ISS tardó solo 9 meses en volver a entrar en la atmósfera, por ejemplo.

Vea todas las buenas respuestas a ¿Cuánto tiempo cae la basura desechada a mano desde la ISS antes de quemarse al volver a entrar? por ejemplo. Básicamente, si mantiene algo en la ISS , no saldrá de órbita, al menos hasta el final de la vida útil de la ISS. Sin embargo, si lo arroja "por la borda", encontrará su camino hacia la Tierra con bastante rapidez, y así se hace. De hecho, se hace tanto de forma intencionada como no intencionada, como se explora en las diversas respuestas a ¿Qué tipo de cosas se han arrojado fuera de la ISS?

GIF:

ingrese la descripción de la imagen aquí

arriba: de la pregunta ¿Estas grandes piezas de "basura espacial" acaban de ser liberadas de la ISS en la dirección "nadir y retrógrada"?

editar: Según el video de Scott Manley, esto es1998-067NM 43203 ISS DEB

Según el artículo de Space.com del 2 de febrero de 2018, los cosmonautas rompen el récord de la caminata espacial rusa durante la reparación de la antena de la estación espacial :

Los cosmonautas pasaron el día reemplazando una caja electrónica por una antena de comunicaciones de alta ganancia fuera del módulo de servicio Zvezda. En lugar de aferrarse al equipo obsoleto, los cosmonautas arrojaron por la borda la caja electrónica original, condenándola a quemarse en la atmósfera terrestre.

Esta respuesta muestra un gráfico para un satélite genérico, aunque cada tamaño y forma serán diferentes. A 400 km, el tiempo de reingreso oscila entre unos pocos años y unos pocos meses, según la forma y la orientación de la nave espacial (consulte esta respuesta , por ejemplo) y la actividad solar. Más información sobre arrastrar en esta respuesta y enlaces dentro.

Esta respuesta enlaza con un sitio llamado lizzard-tail.com donde puede intentar un cálculo usted mismo. No será exacto, nuevamente porque la forma de la nave espacial y la actividad solar pueden variar, pero puedes jugar con algunos parámetros generales de naves espaciales y solares para tener una idea. El sitio web también enlaza con esta documentación.

ingrese la descripción de la imagen aquí

arriba: tomado de esta respuesta .

ingrese la descripción de la imagen aquí

arriba: ejemplo de altitud ISS vs tiempo, tomado de esta respuesta .

El lanzador de béisbol Aroldis Chapman tiene un récord de lanzamiento más rápido de 105 mph, todavía no tiene suficiente delta-v para salir de órbita, pero está un poco más cerca.

Hay un gran video de Scott Manley , que aborda específicamente su pregunta:

¿Podría un astronauta lanzar algo desde la órbita a la Tierra?

La respuesta corta es no, los humanos no pueden proporcionar suficiente delta-v mediante la fuerza muscular para desorbitar un objeto arrojándolo desde la EEI.

¡ La respuesta larga dice que tu respuesta corta es la respuesta correcta!
Bueno, la pregunta no era "desde la órbita", sino "desde la ISS", que todavía está dentro de la atmósfera de la Tierra. Los astrónomos consideran que la atmósfera de un planeta pertenece a ese planeta, por lo que cualquier cosa en/dentro/en la ISS sigue estando "en la Tierra" (sé que existe un límite de 100 km elegido arbitrariamente donde comienza el espacio y termina la Tierra... oficialmente). Además, es cuestionable si la ISS orbita la Tierra o si está realizando un vuelo semibalístico propulsado (porque en realidad ya está saliendo de órbita todo el tiempo y requiere reinicios para mantenerse en pie). Aparte de eso, tu respuesta es correcta.
Para salir de órbita rápidamente , no... Pero lanzar algo retrógrado desde la ISS a solo 20 m/s acortará la vida útil de ese objeto antes de volver a entrar en un 84 %. (¡20 m/s empujarán su perigeo hacia abajo en 76 km!) Todavía es probable que sean meses, no horas o incluso días.

0 m/s
A la altitud de la ISS, la resistencia atmosférica, el efecto de las partículas que le roban el impulso, decaerá en la mayoría de las órbitas, si no en todas. La ISS tiene que hacer ajustes regulares a su velocidad orbital para mantenerla en la órbita adecuada. Sin tales ajustes, lo más seguro es que decaiga. Ahora, si quisieras que el objeto lanzado se desintegrara inmediatamente, tendrías que lanzarlo a la velocidad orbital de la ISS, que es de aproximadamente 7,7 km/s, en la dirección opuesta al viaje. Al hacerlo, el objeto caería directamente hacia la Tierra, dejando de acelerar una vez que alcanzara la velocidad terminal de la atmósfera en su ∆altitud específica. Dependiendo del material, es probable que también termine intacto.

¿Qué tan difícil tienes que tirar algo de la ISS para que salga de órbita?
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