Stazione Spaziale Internazionale: la NASA ha chiesto informazioni a SpaceX in caso di evacuazione

[Redazione di Hardware Upg]

Link alla notizia: https://www.hwupgrade.it/news/scienz...ne_112930.html

In caso di evacuazione di emergenza della Stazione Spaziale Internazionale la NASA potrebbe valutare l'utilizzo di una capsula Crew Dragon (già attraccata) per riportare sulla Terra tutti e 7 gli attuali membri dell'equipaggio.

Click sul link per visualizzare la notizia.

[joe4th]

Tra l'altro sarebbe possibile, aprire gli oblo e buttarsi giu' alla Baumgartner? In fondo sono solo 400 km... Ci sono stati o ci sono progetti in corso magari con tute speciali?

[Hypergolic]

Originariamente inviato da joe4th

Tra l'altro sarebbe possibile, aprire gli oblo e buttarsi giu' alla Baumgartner? In fondo sono solo 400 km... Ci sono stati o ci sono progetti in corso magari con tute speciali?

Ma sì certo, che ci vuole.
Potremmo anche mandarli sulla Luna in questo modo, si risparmierebbe sulle navicelle.

[marcorrr]

Originariamente inviato da joe4th

Tra l'altro sarebbe possibile, aprire gli oblo e buttarsi giu' alla Baumgartner? In fondo sono solo 400 km... Ci sono stati o ci sono progetti in corso magari con tute speciali?

Baumgartner si è lanciato da una quota che è un decimo di quella della stazione spaziale. E già questo dovrebbe far pensare prima di parlare. Oltre a questo Baumgartner si è lanciato con una velocità orizzontale pari a zero mentre la stazione viaggia a 27mila km/h e nel momento stesso in cui un qualsiasi oggetto entri nell'atmosfera a quella velocità viene vaporizzato, ed è per quello che le soyuz e qualunque altra navetta che trasporti dallo spazio a terra hanno uno scudo termico.

[joe4th]

Originariamente inviato da marcorrr

Baumgartner si e' lanciato da una quota che e' un decimo di quella della stazione spaziale. E gia' questo dovrebbe far pensare prima di parlare. Oltre a questo Baumgartner si e' lanciato con una velocita'orizzontale pari a zero mentre la stazione viaggia a 27mila km/h e nel momento stesso in cui un qualsiasi oggetto entri nell'atmosfera a quella velocita' viene vaporizzato, ed e' per quello che le soyuz e qualunque altra navetta che trasporti dallo spazio a terra hanno uno scudo termico.

28000 km/h e' la velocita' orbitale. Se riducessi la velocita' orbitale a zero, con qualche retrorazzo, invece di fare il deorbiting con orbite sempre piu' piccole, cosa succede? Visto che la gravita' non e' nulla a 400 km di altitudine ma ancora intorno a 8.7 m/s^2. Comunque si parla di situazioni di emergenza non di farsi una scampagnata. Magari delle capsule di salvataggio grandi poco piu' dell'astronauta, stabilizzate, altrimenti ciao con le forze centrifughe generate... 400 km e' meno di Roma-Milano...

[joe4th]

ecco:

https://www.businessinsider.com/what...station-2018-6

https://www.scienceabc.com/nature/un...-jump-iss.html

[Eress]

Evacuazione in che senso

[Korn]

Originariamente inviato da joe4th

28000 km/h e' la velocita' orbitale. Se riducessi la velocita' orbitale a zero, con qualche retrorazzo, invece di fare il deorbiting con orbite sempre piu' piccole, cosa succede? Visto che la gravita' non e' nulla a 400 km di altitudine ma ancora intorno a 8.7 m/s^2. Comunque si parla di situazioni di emergenza non di farsi una scampagnata. Magari delle capsule di salvataggio grandi poco piu' dell'astronauta, stabilizzate, altrimenti ciao con le forze centrifughe generate... 400 km e' meno di Roma-Milano...

che belle ste ipotesi senza senso infarcite di termini pseudotecnici

[Mars95]

Originariamente inviato da joe4th

28000 km/h e' la velocita' orbitale. Se riducessi la velocita' orbitale a zero, con qualche retrorazzo, invece di fare il deorbiting con orbite sempre piu' piccole, cosa succede? Visto che la gravita' non e' nulla a 400 km di altitudine ma ancora intorno a 8.7 m/s^2. Comunque si parla di situazioni di emergenza non di farsi una scampagnata. Magari delle capsule di salvataggio grandi poco piu' dell'astronauta, stabilizzate, altrimenti ciao con le forze centrifughe generate... 400 km e' meno di Roma-Milano...

Dopo tutto basta portarsi un retrorazzo per rallentare da 28000 km/h.
Dovrebbero portarselo nello zainetto?

[blobb]

Originariamente inviato da Mars95

Dopo tutto basta portarsi un retrorazzo per rallentare da 28000 km/h.
Dovrebbero portarselo nello zainetto?

una bella scorta di fagioli ed avoglia a retrorazzi, come ha detto Gary Oldman
"meglio fuori che dentro"

[frncr]

Originariamente inviato da joe4th

28000 km/h e' la velocita' orbitale. Se riducessi la velocita' orbitale a zero, con qualche retrorazzo, invece di fare il deorbiting con orbite sempre piu' piccole, cosa succede? Visto che la gravita' non e' nulla a 400 km di altitudine ma ancora intorno a 8.7 m/s^2.

Gli oggetti in orbita sono a tutti gli effetti in caduta libera perpetua (da cui l'apparente "assenza di gravità"); non arrivano a terra perché la loro velocità tangenziale è tale che combinata con l'accelerazione centripeta determina appunto l'orbita. Per rientrare dall'orbita e atterrare senza distruggersi un oggetto deve azzerare o quasi la sua velocità tangenziale, e per fare questo sulla Terra in genere si sfrutta l'attrito aerodinamico dell'atmosfera per convertire il grosso dell'energia cinetica in calore e dissiparlo nell'atmosfera stessa; se si volesse invece azzerare la velocità fuori dall'atmosfera per poi "lasciarsi cadere" servirebbe una spinta propusiva capace di annullare o quasi la velocità tangenziale acquisita durante il lancio orbitale, e di conseguenza servirebbe una notevole massa di propellenti per ogni kg di massa da rallentare (volendo è calcolabile con l'equazione del razzo).

La ISS ha una velocità tangenziale di 7,66 km/s, quindi anche gli astronauti al suo interno si muovono a quella velocità. Se ipotizziamo che un astronauta con una "tuta spaziale da rientro" pesi 150 kg, allora la sua energia cinetica si calcola facilmente in 7.660^2 * 150 / 2 = 4,4 megajoule, pari a 1,22 MWh (l'energia cinetica è pari al semiprodotto della massa per il quadrato della velocità). Il tizio che si lanciasse dalla ISS (accelerando verso terra con un razzo, altrimenti resterebbe accanto alla ISS), per poi frenare aerodinamicamente fino ad atterrare con un paracadute, dovrebbe quindi dissipare in atmosfera più di un megawattora in pochi minuti e finirebbe spappolato e vaporizzato per le pressioni e temperature conseguenti. Lo stesso tizio per rallentare fuori atmosfera e poi cadere in verticale avrebbe invece bisogno di un grosso motore a razzo e a occhio varie tonnellate di propellenti, che non potrebbero stare in una tuta spaziale per quanto grossa.
In sostanza per riportare giù uno o più astronauti serve un veicolo che non può essere molto più piccolo o più semplice delle capsule che attualmente si usano.

[Kenichi80]

Ooooh la! Grazie a frncr per la risposta articolata ed esaustiva, da cui abbiamo dei dati in cui è chiaro l'ordine di grandezza delle energie in gioco.

[frncr]

Rettifica refuso: sopra ho scritto 4,4 megajoule ma sono chiaramente 4.400, pari comunque a 1,22 MWh.

Per curiosità aggiungiamo il calcolo della massa di propellente che sarebbe necessaria per "fermarsi" dall'orbita della ISS: per azzerare la velocità di una massa utile di 150 kg da 7,66 km/s, usando un motore a razzo con impulso specifico di 300s (pari a circa 3 km/s di velocità media dei gas espulsi dall'ugello), occorrono circa 1,9 tonnellate di propellenti, perché secondo l'equazione del razzo si ha: delta-v = 300 * 9,81 * ln(2030 / 150) = 7.664 m/s.
Questo se la massa complessiva dell'astronauta, della tuta, del motore e dei serbatoi fosse contenuta in 150 kg (mi pare improbabile); se la massa complessiva fosse 300 kg i propellenti necessari per lo stesso delta-v sarebbero circa 3,8 tonnellate. Se si usa un motore con impulso specifico superiore la massa di propellenti cala in proporzione inversa.

C'è poi almeno un altro problema: ammesso di poter azzerare molto rapidamente la velocità tangenziale del povero astronauta a 400 km di quota per poi lasciarlo cadere, quale sarà la sua velocità verticale all'impatto con l'atmosfera? Se consideriamo anche solo i primi 200 km di caduta, e approssimiamo a 9 m/s^2 l'accelerazione gravitazionale media in quell'intervallo di quota, allora la velocità finale (a 200 km di quota) partendo da zero dovrebbe essere qualcosa come sqrt(2 * 9 * 200.000) = 1.897 m/s, e sarà raggiunta in circa 211 secondi. Ergo il poveretto si schianterebbe comunque in atmosfera con una velocità di caduta certamente superiore a 2 km/s, finendo probabilmente anche in questo caso vaporizzato o perlomeno arrostito.
Se non ci fosse l'atmosfera un oggetto fermo a 400 km di quota arriverebbe al suolo a oltre 2,7 km/s, in circa 300 secondi.

Lo stesso problema lo possiamo vedere dal punto di vista energetico: un oggetto sollevato dalla superficie terrestre possiede una quantità di energia potenziale gravitazionale pari al prodotto della sua massa per la quota per l'accelerazione di gravità. Il nostro astronauta da 150 kg in orbita a 400 km possiede quindi non solo 4.400 megajoule di energia cinetica, ma anche 150 * 400.000 * 9,2 = 552 megajoule (153 kWh) di energia potenziale gravitazionale, e anche questa durante il rientro viene convertita in energia cinetica e poi dissipata in calore prima dell'atterraggio. Ho usato 9,2 m/s^2 come valore medio dell'accelerazione di gravità fra 0 e 400 km di quota.
Possiamo fare una controprova calcolando l'energia cinetica che avrebbe se cadesse da 400 km in assenza di atmosfera: 2.713 ^ 2 * 150 / 2 = 552 megajoule, che in questo caso verrebbero dissipati tutti quasi istantaneamente all'impatto.

Quindi, generalizzando, ogni kg di massa in orbita a 400 km di quota possiede circa 29,3 megajoule di energia cinetica e 3,7 megajoule di energia potenziale gravitazionale, per un totale di 33 megajoule (9,2 kWh scarsi). Ogni kg che rientra da quell'orbita deve in qualche modo dissipare quell'energia, e per ogni kg che viene immesso in quell'orbita viene impiegata una quantità di energia sicuramente superiore a quella (in realtà ne viene spesa una quantità enormemente superiore, per accelerare i vari stadi del vettore ovvero i propellenti stessi).

[gsorrentino]

Come esposto da frncr, anche se tutto fosse fermo e quindi l'astronauta potesse venir giù dritto, impatterebbe con l'atmosfera dopo essere arrivato a poco più di 7000 Km/h.

Per capire che significa, basta dare un'occhiata ai problemi che ha creato volare a metà di quella velocità qui, considerando che raddoppiare la velocità non significa raddoppiare i problemi ma quasi quadruplicarli...