¿Por qué la ISS no cae de su órbita? ¿Por qué la gente experimenta ingravidez en el espacio? Datos sobre la ISS
Cuando se pregunta por qué los objetos, así como los propios astronautas, se encuentran en ingravidez mientras están en órbita, a menudo se pueden escuchar respuestas incorrectas. En realidad, existe una fuerza de gravedad en el espacio, porque es la que mantiene unidos a los planetas.
Sin la acción de la gravedad, las galaxias podrían simplemente separarse en todas direcciones. De hecho, la ingravidez se produce debido a la presencia de velocidad de movimiento.
Cayendo “cerca de la Tierra”
En realidad, los astronautas, así como otros objetos que se encuentran en la órbita de la Tierra, caen. Sin embargo, esta caída no se produce en el sentido habitual (hacia la Tierra, con velocidad orbital), sino como alrededor de la Tierra.
Además, su movimiento debe ser de al menos diecisiete kilómetros y medio por hora. Al acelerar con respecto a la Tierra, la gravedad transfiere aquí la trayectoria del movimiento, dirigiéndola hacia abajo, por lo que los astronautas durante el vuelo nunca podrán superar el acercamiento mínimo a la Tierra. Y debido a que la aceleración de los astronautas es igual a la aceleración de la estación espacial, se encuentran en un estado de ingravidez.
¿O por qué no caen los satélites? La órbita del satélite es un delicado equilibrio entre inercia y gravedad. La fuerza de gravedad atrae continuamente al satélite hacia la Tierra, mientras que la inercia del satélite tiende a mantener su movimiento recto. Si no existiera la gravedad, la inercia del satélite lo enviaría directamente desde la órbita de la Tierra al espacio exterior. Sin embargo, en cada punto de la órbita, la gravedad mantiene al satélite atado.
Para lograr un equilibrio entre inercia y gravedad, el satélite debe tener una velocidad estrictamente definida. Si vuela demasiado rápido, la inercia vence a la gravedad y el satélite abandona la órbita. (El cálculo de la llamada segunda velocidad de escape, que permite a un satélite abandonar la órbita terrestre, juega un papel importante en el lanzamiento de estaciones espaciales interplanetarias). Si el satélite se mueve demasiado lento, la gravedad ganará la lucha contra la inercia y el satélite caer a la Tierra. Esto es exactamente lo que ocurrió en 1979, cuando la estación orbital estadounidense Skylab comenzó a decaer debido a la creciente resistencia de las capas superiores de la atmósfera terrestre. Atrapada en las garras de hierro de la gravedad, la estación pronto cayó a la Tierra.
Velocidad y distancia
Como la gravedad de la Tierra se debilita con la distancia, la velocidad necesaria para mantener un satélite en órbita varía con la altitud. Los ingenieros pueden calcular la velocidad y la altura a la que debe orbitar un satélite. Por ejemplo, un satélite geoestacionario, siempre situado sobre el mismo punto de la superficie terrestre, debe realizar una órbita en 24 horas (lo que corresponde al tiempo de una revolución de la Tierra alrededor de su eje) a una altitud de 357 kilómetros.
Gravedad e inercia
El equilibrio de un satélite entre gravedad e inercia se puede simular haciendo girar un peso sujeto a una cuerda. La inercia de la carga tiende a alejarla del centro de rotación, mientras que la tensión de la cuerda, actuando como gravedad, mantiene la carga en una órbita circular. Si se corta la cuerda, la carga volará a lo largo de una trayectoria recta perpendicular al radio de su órbita.
La Estación Espacial Internacional (ISS) es un proyecto técnico de gran escala y, quizás, el más complejo en su organización en toda la historia de la humanidad. Cada día, cientos de especialistas de todo el mundo trabajan para que la EEI pueda cumplir plenamente su función principal: ser una plataforma científica para estudiar el espacio ilimitado y, por supuesto, nuestro planeta.
Cuando miras las noticias sobre la ISS, surgen muchas preguntas sobre cómo la estación espacial puede funcionar en condiciones extremas del espacio, cómo vuela en órbita y no cae, cómo las personas pueden vivir en ella sin sufrir altas temperaturas y radiación solar. .
Habiendo estudiado este tema y recopilado toda la información, debo admitir que en lugar de respuestas recibí aún más preguntas.
¿A qué altitud vuela la ISS?
La ISS vuela en la termosfera a una altitud de aproximadamente 400 km de la Tierra (a título informativo, la distancia de la Tierra a la Luna es de aproximadamente 370 mil km). La termosfera en sí es una capa atmosférica que, de hecho, aún no es del todo cósmica. Esta capa se extiende desde la Tierra a una distancia de 80 km a 800 km.
La peculiaridad de la termosfera es que la temperatura aumenta con la altura y puede fluctuar significativamente. Por encima de los 500 km aumenta el nivel de radiación solar, lo que puede dañar fácilmente los equipos y afectar negativamente a la salud de los astronautas. Por tanto, la ISS no se eleva por encima de los 400 km.
Así se ve la ISS desde la Tierra
¿Cuál es la temperatura fuera de la ISS?
Hay muy poca información sobre este tema. Diferentes fuentes dicen lo contrario. Dicen que a 150 km la temperatura puede alcanzar los 220-240°, y a 200 km más de 500°. Por encima de eso, la temperatura sigue aumentando y a una altura de 500-600 km supuestamente ya supera los 1500°.
Según los propios cosmonautas, a la altitud de 400 km a la que vuela la ISS, la temperatura cambia constantemente dependiendo de las condiciones de luz y sombra. Cuando la ISS está a la sombra, la temperatura exterior desciende a -150°, y si está bajo la luz solar directa, la temperatura sube a +150°. ¡Y ya ni siquiera es un baño de vapor en una casa de baños! ¿Cómo pueden los astronautas estar en el espacio exterior a tales temperaturas? ¿Es realmente un traje súper térmico el que les salva?
El trabajo de un astronauta en el espacio exterior a +150°
¿Cuál es la temperatura dentro de la ISS?
A diferencia de la temperatura exterior, en el interior de la ISS es posible mantener una temperatura estable adecuada para la vida humana: aproximadamente +23°. Además, no está del todo claro cómo se hace esto. Si afuera hace, por ejemplo, +150°, ¿cómo se puede enfriar la temperatura dentro de la estación o viceversa y mantenerla constantemente normal?
¿Cómo afecta la radiación a los astronautas en la ISS?
A una altitud de 400 km, la radiación de fondo es cientos de veces mayor que en la Tierra. Por lo tanto, los astronautas de la EEI, cuando se encuentran en el lado soleado, reciben niveles de radiación varias veces superiores a la dosis recibida, por ejemplo, de una radiografía de tórax. Y en momentos de poderosas erupciones solares, los trabajadores de la estación pueden tomar una dosis 50 veces mayor de lo normal. También sigue siendo un misterio cómo se las arreglan para trabajar en tales condiciones durante mucho tiempo.
¿Cómo afectan el polvo y los desechos espaciales a la ISS?
Según la NASA, hay alrededor de 500 mil desechos grandes en la órbita terrestre baja (partes de etapas gastadas u otras partes de naves espaciales y cohetes) y aún se desconoce cuántos desechos pequeños similares. Todo este "bien" gira alrededor de la Tierra a una velocidad de 28 mil km/h y por alguna razón no es atraído por la Tierra.
Además, hay polvo cósmico: se trata de todo tipo de fragmentos de meteoritos o micrometeoritos que son atraídos constantemente por el planeta. Además, aunque una mota de polvo pese sólo 1 gramo, se convierte en un proyectil perforador capaz de perforar la estación.
Dicen que si tales objetos se acercan a la ISS, los astronautas cambian el rumbo de la estación. Pero no se pueden rastrear pequeños escombros o polvo, por lo que resulta que la ISS está constantemente expuesta a un gran peligro. Tampoco está claro cómo afrontan esto los astronautas. Resulta que cada día arriesgan mucho sus vidas.
El agujero de desechos espaciales en el transbordador Endeavour STS-118 parece un agujero de bala
¿Por qué no cae la ISS?
Varias fuentes escriben que la ISS no cae debido a la débil gravedad de la Tierra y a la velocidad de escape de la estación. Es decir, girando alrededor de la Tierra a una velocidad de 7,6 km/s (para información, el período de revolución de la EEI alrededor de la Tierra es de solo 92 minutos y 37 segundos), la EEI parece fallar constantemente y no caer. Además, la ISS cuenta con motores que le permiten ajustar constantemente la posición del coloso de 400 toneladas.
Estamos hablando del hecho de que cualquier objeto ubicado muy cerca de la Tierra se ve afectado por su fuerza gravitacional. Y si es así, entonces no puede permanecer en su órbita durante mucho tiempo y definitivamente caerá a la superficie si antes no se quema en las capas superiores de la atmósfera. En teoría, la misma suerte debería correrle a la ISS, que se encuentra a 400 kilómetros de la superficie del planeta. Pero ni siquiera una distancia tan considerable puede liberar a la estación espacial de la fuerza de gravedad terrestre. Pero entonces, ¿cómo puede permanecer tanto tiempo en una órbita estacionaria?
Primero, averigüemos qué es la estación espacial internacional. Se trata de una estructura modular compleja que pesa 400 toneladas. Si hablamos de su tamaño, es aproximadamente igual a un campo de fútbol americano. Se necesitaron 13 años para montar una estructura de este tipo. Durante este tiempo, se llevó a cabo una gran cantidad de trabajo, que incluye: numerosos lanzamientos de buques de carga espacial Progress, transbordadores estadounidenses y viajes de astronautas al espacio exterior. La Estación Espacial Internacional cuesta actualmente más de 150 mil millones de dólares. En la estación hay constantemente seis cosmonautas, que son representantes de diferentes países del mundo.
Pero volvamos a nuestra pregunta original y tratemos de descubrir por qué la estación, bajo la influencia de la gravedad, no cae a la superficie de la Tierra.
De hecho, está cayendo lentamente. Durante el año, su descenso alcanza los dos kilómetros. Y si no fuera por el ajuste de la órbita, hace tiempo que le habríamos dicho adiós. Son los ajustes oportunos los que permiten que la ISS permanezca en una órbita estacionaria. No lo creerás, pero un diseño tan complejo y pesado tiene la mayor movilidad. Puede cambiar los parámetros orbitales, moverse en todas direcciones e incluso girar si es necesario para, por ejemplo, esquivar varios objetos espaciales, entre los que se encuentra la basura espacial.
Todos los movimientos se realizan mediante motores especiales llamados girodin. Hay cuatro en la estación. Para orientar la estación o ajustar su órbita, se recibe una orden desde la Tierra para lanzarlos, tras lo cual la estación comienza su movimiento. Un operador especial es responsable de una operación tan responsable. Su responsabilidad incluye no sólo el ajuste oportuno de la órbita de la ISS, sino también garantizar su seguridad para evitar colisiones con meteoritos y desechos espaciales. Hay propulsores y motores similares disponibles en la nave espacial de carga Progress que se acopla a la ISS. Con su ayuda también podrás corregir su órbita.
El operador también controla el peso de la estación. Sin esto, es imposible calcular con precisión el empuje de las herodinas, que no debe ser inferior a 1 m/segundo. La masa de la estación cambia constantemente. Como regla general, esto sucede en el momento del atraque del próximo carguero Progress, que entrega la carga útil a bordo. Los cosmonautas no participan en el proceso de reubicación planificada de la estación. Todo está controlado por un operador desde la Tierra.