¿Qué es la resistencia de la ISS?

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?

¿Quieres que estén disparando constantemente?
@Antzi: Sí, sin parar. Digamos que parece que EmDrive funciona tan bien como se anuncia. O, de manera más realista, es un motor de iones muy eficiente.
Necesitará algún medio de aceleración para tener en cuenta la variación de la resistencia inducida por los factores ambientales, y aún requerirá algunos propulsores más fuertes para maniobras evasivas. Una variación de altitud también puede ser útil para que los lanzadores más débiles lleguen a la ISS (o cargas más pesadas).
@Antzi: ISS tiene RCS perfectamente funcional para estos, y si el propulsor tuviera un poco de empuje adicional, podría apagarse por un tiempo ... sin embargo, trate esto más como un experimento mental para explicar a qué tipo de fuerza me refiero en lugar de aplicación técnica real. (ISS adentro es microgravedad; quiero saber la fuerza del componente de arrastre de esa microgravedad)
Eso es básicamente lo que se suponía que debía hacer ISS VASIMR , lamentablemente cancelado.
@uhoh: Ese es un duplicado de este , no al revés.
@ Vikki-anteriormente Sean sobre eso, acabo de publicar esto en meta: ¿Estas dos preguntas similares están listas para fusionarse? No estoy de acuerdo, debemos guiar a los futuros lectores a las mejores respuestas , no simplemente a las más antiguas. SE tiene que ver con las respuestas.
Esta pregunta y respuesta es más concisa que la nueva y, por lo tanto, mejor. La nueva pregunta contiene muchas pelusas innecesarias que dificultan la lectura.

Respuestas (2)

En primer lugar, averigüemos cuál es realmente el arrastre. Para eso, Heavens-above tiene un buen gráfico.ingrese la descripción de la imagen aquí

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 mi k = metro v 2 / 2 . 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. F = metro A 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 6.56 10 7   metro / s 2 , o 0.656   m metro / s 2 .

Dada la masa de la estación de 419455 kg, la fuerza de desaceleración sería de 0,275 newtons.

Las posibles razones para cambiar la velocidad de arrastre incluyen: diferente densidad de la atmósfera por la que pasa la ISS a diferentes altitudes; diferentes latitudes, lo que significa que la ISS se encuentra con diferentes condiciones de la atmósfera superior (diferentes densidades, temperaturas, efectos de los vientos debajo, efectos debido a que la Tierra (y por lo tanto su atmósfera) no es esférica); y, por supuesto, los cambios en la configuración y orientación de la ISS cambiarán su aerodinámica, sin mencionar que diferentes cargas útiles cambiarán la relación entre su impulso y su perfil de arrastre, por lo que se verá más o menos afectado por la misma magnitud de fuerza.
No incluyeste el más grande de todos, que es el ciclo solar. El ciclo solar da como resultado que la atmósfera superior sea más activa en su punto máximo y menos activa en los mínimos solares.

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:ingrese la descripción de la imagen aquí

(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:

ingrese la descripción de la imagen aquí

(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.

¿Puede señalar una referencia que muestre que el planeador nocturno se usa actualmente? De lo contrario, me gusta tu respuesta, pero la única fuente que tengo es muy antigua. Bien podrías tener razón, simplemente no lo sé.
No, no tengo una fuente reciente. Se introdujo en 2003. Eliminé los 'hoy en día', por lo que la declaración es correcta en cualquier caso.
Quizás @Tristan pueda opinar con algunos conocimientos actuales.
Mejor aún, le preguntaré a space.stackexchange.com/q/50773/6944