La ISS pierde altura constantemente debido a la resistencia del aire y otras fuerzas (mareas, electromagnéticas). Si bien encontrar esa tasa en las fuentes no es tan difícil, con la mecánica orbital de pérdida de altitud que en realidad aumenta la velocidad lineal a pesar de la creciente resistencia, encontrar la fuerza de desaceleración no es tan fácil.
Digamos que podemos desarrollar un propulsor de ISp muy alto que mantendría la ISS a una altitud constante sin necesidad de refuerzos de los vehículos de entrega. ¿Qué empuje necesitaría para mantener la altitud?
En primer lugar, averigüemos cuál es realmente el arrastre. Para eso, Heavens-above tiene un buen gráfico.
Cabe destacar el hecho de que la tasa de arrastre atmosférico cambia con el tiempo, sobre todo con el ciclo solar, pero puede cambiar por una variedad de razones, especialmente para un cuerpo tan dinámico como la ISS. Con la altitud actual que oscila alrededor de 400. El tiempo que tardó en pasar de 414 a 406 km fue de aproximadamente 2,5 meses, o, digamos, 75 días. Eso significa que la resistencia de la nave espacial es de unos 106 m/día. La energía orbital se puede calcular mediante . La energía a 406 km es 29400301 J/kg y a 406,1 es 29399868 J/kg. Así, se pierden 433 J/kg de energía al día. La fuerza se aplica durante todo ese período de tiempo para hacer que esa energía se pierda. nos proporciona que 433 J/kg / (Distancia recorrida en un día) = m * a. Por lo tanto, la aceleración constante que lo mantendría en la misma órbita es aproximadamente , o .
Dada la masa de la estación de 419455 kg, la fuerza de desaceleración sería de 0,275 newtons.
Aquí hay una actualización de la respuesta de @PearsonArtPhoto con datos de otros períodos. En esa respuesta, se usa la tasa de caída durante el último ciclo solar (#24). En el mínimo actual (2020) de actividad solar, la tasa de caída es sustancialmente menor:
(fuente: https://heavens-above.com/OrbitHeight.aspx?satid=25544 )
Eso es apenas 200 metros por mes, 7 m/día y una fuerza de desaceleración de 0,017 N.
Comparado con eso, en el pico del penúltimo ciclo solar (#23) en 2002, la actividad era el doble y la ISS sufrió mucho más:
(fuente: https://heavens-above.com/OrbitHeight.aspx?satid=25544 )
Esa es una caída asombrosa de 12 km/mes o 400 m/día, correspondiente a una fuerza de más de 1 N.
Este es un cambio por un factor de 50, aunque no se puede atribuir completamente a la actividad solar solo: la altura orbital varió en 50 km a lo largo de los años, y también varió el modo de operación de la ISS. En 2002, el modo "planeador nocturno" aún no estaba en uso: reduce la resistencia durante la noche al optimizar la posición de los paneles solares.
Antzi
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