¿Tuvo que preocuparse la tripulación del transbordador espacial por el oxígeno monoatómico?

Los comentarios debajo de esta respuesta nos dicen que el transbordador espacial siempre permaneció en la atmósfera de la Tierra. Cuando visitó el Telescopio Espacial Hubble o la ISS o Mir todavía estaba en la termosfera y simultáneamente en la ionosfera .

Por encima de la turbopausa , el componente de oxígeno de la atmósfera terrestre cambia de diatómico (O2) a monoatómico (O), mientras que el nitrógeno sigue siendo mayoritariamente diatómico. El efecto más notable de esto es la "rodilla" a unos 100 km de altitud donde la altura de la escala se duplica, es decir, la tasa exponencial a la que la densidad disminuye con la altura cae aproximadamente a la mitad, es decir, la altura de la escala aumenta significativamente, porque el O es más ligero que el O2. .

Lo crea o no, el oxígeno monoatómico es el principal constituyente de la atmósfera entre aproximadamente 175 y 450 km. .

El oxígeno monoatómico es un lastre.

Por supuesto, la tripulación de cualquier nave espacial en LEO deberá comprender el impacto de la resistencia atmosférica, ya que tiene un efecto continuo y significativo en la altitud y la fase de la órbita, y la actitud de la nave espacial y la inclinación de los paneles solares pueden tener un impacto significativo en eso.

Pregunta: Pero, ¿qué (si acaso) se le enseñó a la tripulación sobre el oxígeno monoatómico y su interacción con el transbordador espacial además del aumento de la resistencia? ¿Tuvieron que preocuparse por la erosión de la nave espacial debido a la actividad química? En misiones largas, "come" partes de naves espaciales, especialmente cosas como plásticos, orgánicos, cosas que pueden oxidarse y sufrirán por ello. ¿Había algún material en el exterior del transbordador, o de los trajes espaciales, o de cualquier otro equipo o artículo usado que fuera vulnerable al oxígeno monoatómico de modo que la tripulación tuviera que estar al tanto?

densidad relativa frente a altitud que muestra "rodilla" alrededor de 100 km

Ver ¿Por qué la densidad atmosférica de la Tierra tiene una gran "rodilla" alrededor de los 100 km? ¿Existe una buena aproximación analítica? y la atmósfera estándar de EE. UU. 1976

nota: las tres líneas finas son diagramas simples de altura de escala con h s C a yo mi de 6,5, 7 y 7,5 km, de abajo hacia arriba, solo como referencia.

Fracción de volumen principales constituyentes de la atmósfera terrestre basada en el modelo atmosférico MSIS-E-90

Fracción volumétrica de los principales constituyentes de la atmósfera terrestre en función de la altura, basada en el modelo atmosférico MSIS-E-90.

Fuente

No recuerdo que se haya dicho mucho sobre esto para ningún propósito más allá de la información...
@BowlOfRed Sé lo que quieres decir y sí, esto es intencionalmente limitado por varias razones; 1) mantener la paridad con la cuestión de la ionosfera para establecer la importancia relativa de los dos 2) abordar la historia y la naturaleza evolutiva del conocimiento de los vuelos espaciales, 3) la amplia variedad de misiones del Transbordador y la exposición de objetos y astronautas al espacio en comparación con la ISS más estática naturaleza 4) es mucho trabajo revisar toda la gran variedad de publicaciones existentes donde los efectos del oxígeno monotómico se abordan de varias maneras para evitar una duplicación. Debería hacerse pero no puedo esta semana.
@Digger ¡Gracias por los comentarios! Entiendo que no piloteó el Hubble en sí (humor), pero siempre existe la posibilidad de que se haya topado con algo relacionado con ¿ Cuáles fueron las orientaciones relativas de las cámaras de tres estrellas, los giroscopios de seis velocidades y las cuatro ruedas de reacción optimizadas para el telescopio espacial Hubble? ¿exactamente? (necesita una mejor respuesta)...
Lo siento, no puedo proporcionar respuestas definitivas a ninguna de las dos... Solo ayudé a llegar y regresar...

Respuestas (1)

Obviamente, @Digger puede proporcionar una respuesta de primera mano sobre la experiencia de la tripulación, pero en general no.

El oxígeno atómico (comúnmente llamado simplemente AO) es un problema de diseñador que se manifiesta principalmente en la restricción de materiales que se utilizan en el exterior del vehículo. Esto es mucho más importante en la ISS que en el Transbordador. En general, la tasa de erosión de la mayoría de los polímeros de las naves espaciales se mide en el orden de decenas de micras por año a la altura de la órbita de la ISS. Curiosamente, la plata se erosiona a un ritmo de uno a dos órdenes de magnitud mayor que, por ejemplo, Kapton. Esta es la razón por la que nunca se ven materiales plateados o plateados expuestos directamente al entorno espacial en LEO.

Dicho de otra manera: que AO se convierta en una preocupación de la tripulación implicaría una falla de ingeniería grave y fundamental en el diseño de la nave espacial en la que se encuentran.

"... principalmente en la restricción de materiales..." deja la puerta abierta a la posibilidad de otros efectos específicos del AO secundarios a su reactividad química. ¿Está ahí porque hay otros efectos que conoce y que aún no ha mencionado, o está ahí porque simplemente no puede descartar nada más?
@uhoh No tanto, ya que puede haber casos en los que los materiales incompatibles con AO deban usarse al aire libre. Para una gran cantidad de materiales, pueden ser vulnerables a ram AO (es decir, AO contra el que está chocando de frente, por lo que obtiene la energía cinética del impacto además de su reactividad de referencia), pero no vulnerable a AO termalizado . En esos casos, siempre que no estén expuestos directamente a la dirección del ariete, pueden estar bien.
¿Tuvo que preocuparse la tripulación del transbordador espacial por el oxígeno monoatómico?
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