Volviendo de la ISS, estilo Felix

Nuestro personaje principal, Felixa (mujer, pesa alrededor de 70 kg) está a bordo de la ISS (altitud 408 km / 254 millas), cuando sucede algo similar a Gravity y la estación espacial es destruida.

Sus activos:

  1. Un paracaídas similar al que usó Felix Baumgartner .
  2. 5 kg de CO2 2 extintor de incendios (traído por razones experimentales)
  3. Unos 10 trajes espaciales con tanques de aire comprimido, con unas 12 libras de aire líquido cada uno. Los trajes tienen controles EVA integrados para un total de 25 m/s

¿Es posible que nuestro personaje principal propulse su cuerpo dentro de la gravedad de la Tierra con suficiente aire para sobrevivir hasta el suelo sin ningún daño?

Suponga que tiene suficiente entrenamiento en paracaídas y ciencia orbital.

Durante el reingreso, su cuerpo se acelerará debido a la atracción gravitacional de la Tierra, probablemente se desmayará en medio de la caída libre cuando la fuerza que ejerce sobre su cuerpo se vuelva insoportable, en realidad la sangre dentro de su cabeza se acumulará contra la parte posterior de su cráneo. En la película animada WALL-E, el robot usa el extintor de incendios para impulsarse en el espacio y no cae, y sospecho que su sujeto femenino realmente no puede apagar el fuego durante la entrada atmosférica. Aunque buen intento :)
@ user6760 primero, la aceleración de la gravedad de la Tierra será menor de lo que sufriría en el nivel de la superficie (está muy lejos). La sangre no tirará de su cabeza, porque la sangre estará sujeta a exactamente las mismas fuerzas que el resto de su cuerpo (caída libre). Lo que podría ser importante es la (desaceleración) cuando alcanza estratos más densos de la atmósfera y tiene que disminuir su velocidad de entrada a la velocidad terminal en esos puntos.
Indicar cuánto dura 1 libra de aire líquido para un humano normal sería útil si desea respuestas. ¿O se supone que debemos saberlo?
¿No tienes que tener en cuenta también el peso de su traje EMU? Según wikipedia los actuales pesan 55Kg cada uno. También mirando que la foto de uno de estos trajes, no parece haber de todos modos que puedas ponerte fácilmente un arnés de paracaídas.
@ SJuan76: tiene razón, solo la gravedad de la Tierra actúa sobre ella, acelerará como máximo 1 g (~ 9.81 m / s / s) hasta que la resistencia del aire la desacelere y no pueda haber más aceleración (velocidad terminal), sin embargo ella es sometido a giro plano durante la caída a menos que su traje esté bien diseñado. Dará vueltas cientos de veces por minuto y hará que la sangre se acumule en su cabeza para que pierda el conocimiento. Dudo que pueda contrarrestar el giro plano con algunos extintores, también tiene que preocuparse de que parte de su cuerpo pase la barrera del sonido antes que otros. ¡Además, su traje no está diseñado para este otoño!
Si agrega un escudo térmico ablativo a la colección, es posible que pueda hacer algo similar a MOOSE .

Respuestas (3)

Cuento corto: No.

El mayor problema aquí es poder cambiar su velocidad lo suficiente como para hacer que salga de órbita antes de asfixiarse. Si decimos (por el bien del argumento) que por debajo de los 100 km experimenta suficiente arrastre para reducir la velocidad y llegar a casa, todavía tiene que cambiar su periapsis (punto de máxima aproximación) en 300 km. Para hacer esto tendrás que cambiar tu velocidad en algo del orden de cientos de metros por segundo. Tu extintor de incendios promedio puede cambiar tu velocidad en 10 m/s en el vacío (llámalo 15 para tener buena suerte), y si juntas todos los demás trajes y pateas, puedes obtener otros pocos si puedes saltar muy alto mientras usas el traje espacial restrictivo.

EDITAR: Como señala el comentario de Molot, el párrafo anterior probablemente sea incorrecto, sin embargo: aún debe asegurarse de tener suficiente oxígeno para sobrevivir hasta que llegue a la atmósfera, e incluso después de eso, todavía sufre mi párrafo a continuación. El tiempo necesario será de aproximadamente 45 minutos con 110 m/s. No estoy seguro de cuánto durarán los tanques de oxígeno, pero vale la pena suponer que durarán lo suficiente.

Por supuesto: todas las consideraciones delta-V se descartan cuando consideras que incluso si logras llegar al borde de la atmósfera, lo alcanzarás a más de 7 km/s. Como referencia: Félix se movía a aproximadamente 0 km/s, ya que no estaba en órbita sino saltando desde un globo. Su traje espacial promedio no tiene la forma adecuada para sobrevivir a eso. También solo saltó desde 39 km de altura, mucho más bajo que el borde del espacio, por lo que no tuvo que preocuparse por el ángulo de reingreso ni nada de eso.

Entonces: Mi recomendación es esta: Usa el extintor para controlar tu actitud, apúntate al sol y disfruta de tantos amaneceres como puedas antes de asfixiarte.

Vea aquí : básicamente necesita entre 61 m/s y 168 m/s ΔV para el transbordador espacial LEO. Entonces "orden de cientos" es un error. El extintor de incendios te da alrededor de 1/6 de lo que necesitas. Los tanques de aire comprimido pueden dar una cantidad similar cada uno. Las unidades de maniobra personal tienen ΔV entre 3 y 80 m/s, por lo que si están allí, el ΔV total disponible puede llegar a casi 1000 m/s. Incluso sin ellos, es de 110 m/s, dentro del rango requerido para salir de órbita LEO.
Estoy corregido. Todavía no cambia el resultado final, lamentablemente para la heroína...

Tal vez lo suficiente como para salir de órbita, pero no lo suficiente como para evitar el calentamiento de la reentrada.

La ISS orbita a 7,66 km/s o 4,76 millas por segundo. Un bote de CO2 rinde decenas de metros por segundo Δ v. Entonces, Felixa podrá salir de órbita, pero no lo suficiente como para evitar el calor del reingreso. Recuerda, la órbita no es tanto alta como rápida. Golpear la atmósfera a 7 km/s va a doler.

La ISS ya está saliendo de órbita, por lo que Felixa también lo hará.

La ISS requiere un promedio de 7.000 kg de propulsor cada año para mantener la altitud , evitar escombros y controlar la actitud. (énfasis mío)

Si Felixa se quedará sin oxígeno o no en el período de reingreso es irrelevante. ella no tiene la Δ v "caer del cielo" como lo hizo el Sr. Baumgartner y, por lo tanto, se quemará al volver a entrar.

De acuerdo con esto , 1,4 kg de nitrógeno comprimido dan aproximadamente 3 m/s, por lo que suponer que 5 kg de gases extintores darán alrededor de 10 m/s es razonable.
"Un bote con solo 10 m/s no hará una gran diferencia" - No estoy de acuerdo. El manual del transbordador espacial dice que solo necesita 60 m/s para salir de órbita, y considero que 1/6 de eso es una gran diferencia. Especialmente dado el hecho de que hay 10 botes de gas comprimido más con trajes espaciales. (12 libras es un poco más grande que 5 kg, y también la presión puede ser mayor).
1/6 del empuje requerido no significa que lo lograrás. Cierto, eso no es insignificante, pero puede no ser suficiente. Lo que deberíamos estar haciendo son los cálculos necesarios para desorbitar un peso de 70 kg de la órbita de la ISS (que no tengo). Comparar un transbordador espacial de 75000 kg con un humano de 70 kg sin hacer ninguna escala es un poco ridículo.

Hagamos algunas sumas (¡aproximadas!) y apliquemos suposiciones conservadoras. Felixa tiene una energía potencial de gravitación de

70*9.8*400000 = 274400000J

Pero eso supone una gravitación constante. Aunque la gravedad no es mucho más débil a 400 km de altura. Digamos que GPE es de unos 200 MJ.

La energía cinética es más interesante. Suponiendo una velocidad de 7,66 km/s, tiene

0.5*70*7660^2 = 4107292000J

Entonces, alrededor de 2 mil millones de julios de energía cinética.

Bien, ahora ¿cuánto tiempo tiene para deshacerse de él en el descenso? En un paracaídas la velocidad terminal es de unos 8 m/s. Suponiendo que mantenga esta tasa de descenso desde la parte superior de la estratosfera (que son valores extremadamente favorables, dado que la atmósfera es 1/1000 de la presión a nivel del mar), entonces Felixa aterriza en unos 6000 segundos.

Entonces, para arrojar toda esa energía, necesita generar alrededor de 350 kW . Con suposiciones más realistas, probablemente órdenes de magnitud más. De manera aún más realista, su paracaídas se romperá en pedazos y golpeará el suelo con un boom.

Sí, ella está tostada. Y no, nada de lo que pueda hacer puede salvarla. Nada de lo que tiene puede coincidir con los números en juego aquí.

Su ecuación KE es incorrecta, es 35 * 7600 ^ 2 (media masa por velocidad al cuadrado). A menos que logre reducir la velocidad considerablemente antes de llegar a la atmósfera superior, se quemará, por lo que puedes ignorar el paracaídas porque nunca lo desplegará.
Bien, arreglado. Bueno, solo estoy tratando de arrojar algunas matemáticas para mostrar cuáles son las restricciones, incluso bajo suposiciones muy, muy optimistas.
Volviendo de la ISS, estilo Felix
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v