Masseverlust im Weltall

Ich werde versuchen, eine Antwort zu geben, obwohl jemand, der die genauen Gegebenheiten vor Ort kennt, meine Antwort höchstwahrscheinlich verbessern wird.

Sie machen sehr deutlich, dass die Geschwindigkeit konstant bleibt, WENN das Raumschiff als geschlossenes System behandelt werden kann. Das ist der einzige Punkt, um den wir uns kümmern müssen.

Natürlich muss die Atmosphäre innerhalb eines Raumschiffs (auf den Werten, die Menschen tragen können) aufrechterhalten werden. Wenn es nur darum ginge, das Shuttle einmal vollzutanken$21 \%$Sauerstoff und damit fertig, würden Astronauten es weiter verbrauchen, so dass sein Niveau sinken würde, und zwar prozentual${\rm CO}_2$würde weiter zunehmen. Das ist unerwünscht und in einer vereinfachten Beschreibung kann man dies umgehen, indem man es entfernt${\rm CO}_2$über eine chemische Reaktion mit Lithiumhydroxid${\rm LiOH}$. (Übrigens ist dies eine ziemlich häufige Verwendung von${\rm LiOH}$, als Kohlendioxidwäscher in Atemreinigungssystemen, wie hier zu sehen .) Nach der Reaktion können diese „Kanister“ gelagert und später entsorgt werden. Das gesamte überschüssige Wasser (dh von der Trinkwassersorte abgesehen) wird in Tanks geleitet, die später wieder entsorgt werden können. Überschüssige Wärme wird durch Umwandlung in Ammoniakdampf und anschließende SPEICHERUNG gehandhabt. (Eine etwas vereinfachte Beschreibung dieses Vorgangs finden Sie im ersten Link dieses Artikels.)

Während also Raumfähren eine erforderliche Atmosphäre "aufrechterhalten" würden, wird ( anscheinend ) nichts auf dieser Basis abgeladen. Nun, Ihre Frage bezog sich darauf, was passieren würde, wenn diese Freisetzung auftritt (oder nicht auftritt), während sich das Shuttle mit gleichmäßiger Geschwindigkeit weiterbewegt$v$- Wenn es abgeladen wurde, dann$v$würde ändern. SCHEINT NICHT DER FALL ZU SEIN.

Sehen Sie, überall in der Physik machen wir alle möglichen Annäherungen, die Frage ist, wie gültig sie in realen Situationen sind. Unabhängig davon, aus welchen Materialien Sie das Raumschiff bauen, es wird kein perfekter Wärmeisolator sein. Während sie versuchen können, diesen Strahlungsverlust auf einen möglichst niedrigen Wert zu reduzieren, wird eine gewisse Menge an Wärme vom Fahrzeug abgestrahlt. Obwohl es nicht absolut ideal ist, kann es eine gute Annäherung an einen isolierten Körper oder im Zusammenhang sagen wir ein geschlossenes System sein. In Lehrbuchsituationen denkt man immer an vereinfachte Beschreibungen.

Also, bewaffnet mit diesen Links, denke ich, dass Sie Ihren Ausbilder getrost belästigen können, indem Sie ihm sagen, dass seine ursprüngliche Logik einen Fehler hatte!!

Was wir hier beachten müssen, ist die Impulserhaltung. Unter der Annahme, dass die Masse/Energie, die die Körper der Astronauten verlässt, noch im Raumschiff enthalten ist, ändert sich die Gesamtmasse/-energie des letzteren nicht. Da der Impuls durch Masse mal Geschwindigkeit gegeben ist, impliziert eine konstante Masse in Abwesenheit äußerer Kräfte eine konstante Geschwindigkeit. In diesem Sinne ist Ihre Annahme richtig und das Raumschiff wird sich mit der gleichen Geschwindigkeit fortbewegen.

Ich denke, es gibt einen anderen Blick darauf,

Wenn Sie abnehmen, wandeln Sie Masse in Energie um.

Die Frage ist also, wie funktioniert Momentum wirklich? Die Masse ist unten, aber die inhärente Energie ist oben. Die tiefere Frage ist, hat Energie Masse? Ich erinnere mich, dass ich in der fernen Vergangenheit von einer Batterie gelesen habe, die beim Laden an Gewicht zugenommen hat. Die Masse geht also nach unten, aber wohin ist die Energie gegangen?

Wie andere bereits betont haben, passiert nichts, wenn Astronauten an Masse verlieren, wenn das System geschlossen ist. In diesem Fall wird die Masse lediglich innerhalb des Shuttles bewegt und das Gesamtsystem hat immer noch die gleiche Masse.

Aber selbst wenn das System nicht geschlossen ist, ist es nicht der Massenverlust, der zählt, sondern der Impuls, der dem Shuttle durch das Ausstoßen dieser Masse verliehen wird. Die Geschwindigkeit des Shuttles hat mit seiner Umlaufbahn zu tun, nicht mit seiner Masse. Jedes andere Objekt, unabhängig von Masse und Größe, hat dieselbe Flugbahn bei derselben Anfangsgeschwindigkeit. Selbst wenn das Shuttle auf magische Weise 80 kg verlieren würde, würde sich seine Geschwindigkeit dadurch nicht ändern. Dies ist das Ergebnis derselben Physik, die besagt, dass eine Feder und eine Bleikugel im Vakuum mit derselben Geschwindigkeit fallen.

Die Art und Weise, wie das Shuttle seine Geschwindigkeit ändert, besteht darin, Masse in eine bestimmte Richtung auszustoßen. Genau das ist der Zweck der Raketentriebwerke. Würde man die 80 kg irgendwie zusammenpacken und hinten auswerfen, würde das Shuttle etwas schneller nach vorne fahren. Wenn es in zwei 40-kg-Stücke zerbrochen würde, wobei einer gleichzeitig mit gleicher Geschwindigkeit nach hinten und der andere nach vorne ausgeworfen würde, hätte dies keinen Nettoeffekt auf die Geschwindigkeit des Shuttles.

Auch hier ist der Punkt, dass die anhaltende Geschwindigkeit des Shuttles in erster Linie keine Funktion seiner Masse ist.