Angenommen, man wollte die Leistung eines hypothetischen, leistungsstarken Ionentriebwerks auf der ISS modulieren, um die atmosphärische Widerstandskraft kontinuierlich zu kompensieren, um zumindest zwischen den Experimenten der Station nahezu perfekte Freifallbedingungen (fast Null Mikrogravitation) zu erreichen Manöver.
Wie ist die Zeitabhängigkeit der Widerstandskraft auf der ISS? Ist es ziemlich konstant, sagen wir innerhalb von 10% über einer bestimmten Umlaufbahn? Oder gibt es eine große Tag/Nacht-Variation aufgrund der Wechselwirkung von Sonnenstrahlung und Sonnenwind mit der Ionosphäre?
Gibt es andere Effekte, die auch innerhalb des Zeitrahmens einer bestimmten Umlaufbahn zu erheblichen Änderungen der Widerstandskraft auf der ISS führen können?
Hinweis: Dies ist ein Gedankenexperiment zur Erforschung der Art der Widerstandskraft auf der ISS in ihrer Umlaufbahnhöhe, kein Vorschlag für einen praktischen Weg zur Minimierung der Mikrogravitation, da es mehrere andere Überlegungen gibt, sodass es nicht erforderlich ist, eine Liste davon zu beginnen in Kommentaren. Diese Frage hat ihren Ursprung in Kommentaren unter dieser Antwort .
In dieser Präsentation über den Satellitenwiderstand gibt es eine Tabelle mit den Dichteschwankungen in einer Umlaufbahnhöhe von 400 km.
Der Sonnenzyklus verursacht Schwankungen von 1600 % und einen Zeitraum von 11 Jahren.
Halbjährliche Variationen mit 125 % und einer Laufzeit von 12 Monaten.
Sonnenrotation (UV-Strahlung) mit 250 % und einer Dauer von 27 Tagen.
Große geomagnetische Stürme mit 800 % und 3 Tagen.
Tageseffekt (Tag/Nacht) mit 250 % und einer Frequenz von 1 Tag.
Die Thermosphäre wird von der Sonne erwärmt, die Dichte nimmt auf der Tagseite der Erde zu. Die ISS wird innerhalb einer Umlaufdauer von etwa 90 Minuten eine Dichtemodulation erfahren.
Sehen Sie sich dieses Dokument an, wie gut Gravity Probe B genau das geschafft hat. Es hat Diagramme der erforderlichen Gegenbeschleunigung als Funktion der Zeitskala (ausgedrückt in Frequenz). GP-B befand sich auf einer höheren Umlaufbahn, 642 km, aber die Variabilität sollte zeitlich ähnlich sein, nur viel geringer.
Umlaufbahn: Apogäum: 408 km Perigäum: 401,1 km
Das Kepler-Gesetz der gleichen Fläche in gleicher Zeit besagt, dass das Geschwindigkeitsverhältnis Apogäum/Perigäum = 6808/6801,1 km = 1,001 ist
Der Widerstand ist proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit, daher ist das Widerstandsverhältnis = 1,002
Annahme: Der Luftwiderstandsbeiwert ist für die Geschwindigkeiten derselbe und die atmosphärische Dichte ändert sich bei einer Differenz von 7 km in einer so großen Höhe nicht merklich.
0,2 % sollte also die Änderung der Widerstandskraft sein.
Nathanael Vetter
äh
Bob Jacobson
Bob Jacobson
äh