¿Cómo escapar del centro de una habitación sin gravedad? [cerrado]

Como tienes aire a tu alrededor, puedes respirar profundamente y exhalarlo.

En realidad, no hay necesidad de girar la cabeza mientras se hace esto, como sugieren otras respuestas. El aire tiene un número de Reynolds alto a escala humana, por lo que el teorema de la vieira no se cumple: aunque los movimientos de inhalación y exhalación son recíprocos, los flujos de aire que crean no lo son.

(Puede probarlo usted mismo sosteniendo una mano frente a su boca: puede sentir fácilmente el chorro de aire creado al soplar, incluso con la mano completamente extendida, pero no puede producir un "chorro inverso" sin importar cómo fuerte inhalas.)

En la práctica, el impulso producido por la inhalación es bastante insignificante, ya que el aire fluye hacia la boca y la nariz desde todos los lados, por lo que lo único que importa es en qué dirección exhalas. Al expulsar aire por la boca en una dirección, crea un flujo de aire neto en esa dirección y, por lo tanto, mediante la conservación del impulso, se impulsa en la dirección opuesta. Funciona para calamares y medusas (¡y vieiras!) , y también funcionará para usted. Tal vez no de manera muy eficiente, pero seguramente lo suficiente como para alcanzar una pared en los estrechos confines de la ISS. Ahora, si alguna vez comenzamos a construir estaciones espaciales con enormes burbujas llenas de aire de cientos de metros de diámetro, entonces esto podría convertirse en un problema, pero hasta entonces debería estar bien.

Además, es posible que ni siquiera necesite recurrir a tales resoplidos y resoplidos. Cualquier estación espacial real diseñada para habitación humana en microgravedad necesita tener ventiladores de circulación de aire activos de todos modos, tanto para la distribución del calor (importante tanto para los humanos como para el equipo, ya que la convección no funciona en microgravedad) y para evitar que el aire exhalado se acumule alrededor de su cuerpo. por ejemplo, cuando estás durmiendo. Entonces, en la práctica, el aire a su alrededor se moverá lentamente de todos modos, y solo necesita esperar hasta que este flujo de aire ambiental lo empuje cerca de una pared.

Y, por supuesto, en la ISS real, dudo que haya un espacio lo suficientemente grande como para llevar a cabo esta broma correctamente. Los espacios abiertos más grandes de la ISS, como el módulo presurizado Kibo , están rodeados por ISPR de aproximadamente 2 metros (6 ½ pies) de ancho, lo que hace que la sección transversal interior sea un cuadrado de 2 × 2 metros. Incluso si sus compañeros de tripulación de alguna manera lograron colocar su cuerpo a lo largo del eje central de un módulo que de otro modo estaría vacío para que no pudiera estirar la mano y tomar un asidero, solo necesitaría girar como un gato (o, más probablemente, , simplemente agitar semi-aleatoriamente) hasta que consigas girar 90°, momento en el que los dedos de los pies o las manos seguramente deberían poder alcanzar una pared.

Vale la pena calcular (en lugar de solo especular) algunos de los métodos descritos.

1. Respira por un lado y exhala por el otro. Su volumen corriente en reposo es de aproximadamente 0,5 litros; respira hondo y pueden ser de 3 a 5 litros (gracias @Aaganrmu). Eso es alrededor de 4 gramos de material. Si frunce los labios para aumentar la velocidad con la que expulsa el aire, puede llegar a unos 10 m/s (estimo esto a partir de los datos de este documento que midió la velocidad del aire al toser: 15 m/s). - y palabra hablada - 4 m/s.). Esto da un impulso neto de 0,04 kg m/s, lo que significa que un astronauta de 70 kg obtendrá una velocidad de reacción de 0,05 mm/s, moviéndose 1 cm cada 20 segundos. Pero si haces esto 10 veces por minuto, tu aceleración será de aproximadamente$10^{-4}~\rm{ m/s^2}$y recorrerá 2 m (hasta la pared más cercana) en unos 200 segundos. Sentirse algo mareado por la hiperventilación... Tenga en cuenta que no es necesario girar la cabeza: basta con inhalar lentamente y exhalar rápidamente.
2. "nadar" con los brazos. Si puedes cambiar el área de tus brazos en 20 cm$^2$entre la parte "adelante" del trazo y la parte "atrás" del trazo, y puede mover la mano con una velocidad máxima de aproximadamente 2 m/s durante 50 cm, la fuerza de arrastre aproximada será$F = \frac12 \rho v^2 A C_D = 0.5*1*4*0.02*1.0 = 0.04~\rm{ N}$- cuatro veces más que exhalando. Y, por supuesto, probablemente puedas mover los brazos mucho más rápido, digamos una brazada completa (dos brazos) por segundo, para una aceleración de$6\cdot 10^{-4}~\rm{m/s^2}$y un tiempo a través de la cápsula de 80 segundos.

Combinando las dos técnicas, el ejercicio con los brazos te permitirá respirar más rápido (en el ejercicio máximo, un hombre adulto puede mover alrededor de 100 litros de aire por minuto , es decir, 10 veces más que el valor que usé). Esto debería llevarlo cómodamente al costado de la cápsula en menos de un minuto.

Si puede aumentar la masa que acelera, puede mejorar mucho estos números. Consideré brevemente que escupir podría ser la respuesta, pero tu boca se secará bastante rápido. Otros fluidos corporales mejorarían mucho en el tiempo, pero dado que todavía tienes que vivir en ese espacio después del hecho, creo que pasar un poco más de tiempo moviendo los brazos y luego reírte de los videos que hicieron tus compañeros de equipo es el mejor enfoque aquí.

Hay algunas soluciones obvias y aburridas, por ejemplo, inspirar, girar la cabeza 180 grados y expulsar el aire. Repite durante el tiempo suficiente y acumularás una velocidad neta.

Más interesante es que si el campo gravitatorio no es completamente uniforme, puedes nadar en él . Sin embargo, este es un efecto tan pequeño que habrías muerto de vejez (y mucho menos de inanición) antes de lograr cualquier cambio significativo en la posición.

Para la respuesta experimental (con la ropa puesta), mire este video de YouTube titulado "Astronautas ingresan al nuevo módulo japonés Kibo" que muestra a un astronauta demostrando la habilidad de nadar (lentamente) por el aire.

Teniendo en cuenta las leyes de movimiento de Newton, las posibilidades son muy limitadas: debe acelerar la masa en la dirección opuesta a la que desea ir. Sin embargo, como el aire es el único material que puedes conseguir y no quieres usar líquido corporal, tienes que usar el aire que te rodea:

• Como ya sugirió John Rennie, inhale y exhale en direcciones opuestas.
• Realiza brazada de pecho como si estuvieras nadando en el agua. Obviamente, esto no será tan efectivo como en el agua, pero el aire también es un fluido y proporcionará algo de propulsión.

Otras técnicas de propulsión teóricamente posibles que utilizan efectos gravitacionales relativistas o el impulso de fotones probablemente tardarán tanto en acelerar su cuerpo que habrá muerto mucho antes de llegar a las paredes de la ISS.

Aún no mencionado, para obtener algo de delta-v puede:

• escupir
• arrancarte el pelo y tirarlo
• o arrancarse una extremidad de un mordisco y tirarla, como esa persona que hizo precisamente eso cuando quedó atrapado entre la espada y la pared . Es posible que te salgas con la tuya abriendo una vena y recolectando suficiente sangre para ponerte en marcha...
• Dado que se trata de la ISS, espere la próxima maniobra orbital (desacelera constantemente en la dirección del movimiento y acelera hacia el suelo, por lo que es realmente difícil quedar atrapado en medio de un módulo. De vez en cuando su órbita se eleva ).