Wie konnte das 2018-08-30 Sojus MS-09 / ISS-Leck so langsam sein?

Das Leck führte Berichten zufolge dazu, dass die ISS 0,8 Millibar Luftdruck pro Stunde verlor, was sowohl groß ist, wenn man bedenkt, was auf dem Spiel stand, als auch niedrig für ein 2-mm-Loch, wenn die Außenseite fast vollständig vakuumiert ist. Übersehe ich etwas? Wie konnte der deutsche Astronaut es sogar mit seinem Finger ohne Schaden blockieren, wenn auf der anderen Seite völliges Vakuum war?

Laut diesem Kommentar scheint der Wert von 0,8 mbar/h zu stammen von:

Kleine Löcher und Vakuum im Allgemeinen sind nicht so tödlich, wie Sci-Fi vermuten lässt. Tatsächlich kann der Mensch ziemlich viel Sog selbst erzeugen. Wenn Sie einen Trinkhalm an Ihre Haut halten und mit dem Mund einsaugen, können Sie bis zu etwa 10 % Luftdruck erreichen und Sie werden sich nicht verletzen oder sich wahrscheinlich sogar unwohl fühlen. Sehen Sie, hier misst jemand die menschliche Saugkraft: youtu.be/ANVI04QmthE
Ich blockierte einen 10-bar-Schlauch von etwa 5 mm Durchmesser mit meinem Finger ganz gut. Ein Loch gegen 1 bar Saugkraft zu verstopfen ist wirklich nichts.
Es gibt ein Video auf YouTube von CodysLab, das genau das zeigt: ein winziges Loch im Vakuum gegen den Druck blockieren.
Ich bin neugierig, woher kommt die Angabe "0,8 Millibar Luftdruck pro Stunde" genau? Hast du eine Quelle?
@uhoh die einzige Quelle ist Stephen Clark von spaceflightnow.com/2018/08/30/… . Es gibt keine Erwähnung der Leckrate auf anderen Quellen, einschließlich der NASA-Website. Aber normalerweise ist spaceflightnow.com eine ziemlich zuverlässige Quelle.

Antworten (4)

Die ISS liegt bei 1 bar, dh 1 kgf/cm 2 oder 10 Grammf/mm 2 . Der Druck auf dieses 2-mm-Loch beträgt also 31,4 Grammf, gut innerhalb des Bereichs, den ein menschlicher Finger bewältigen kann.

Außerdem ist die ISS im Vergleich zum Loch wirklich groß. Es dauert lange, bis Hunderte von m 3 durch ein 2-mm-Loch evakuiert werden.

danke, intuitiv dachte ich, der Druck auf den Finger wäre viel höher und wie Sie sagen, sind 2 mm nicht viel im Vergleich zum Volumen der ISS, also macht es Sinn! Ich schätze, ich muss von SF-Filmen beeinflusst worden sein, wo alles explodiert, sobald es ein Leck gibt ^^ Ich hätte die Berechnung anstellen sollen, anstatt mich auf meine körperliche Intuition zu verlassen.
@tsnobip schau dir dieses Video an Verwenden Sie Ihren Finger, um ein Leck auf der Raumstation zu stoppen? . Sie können sehen, wie einfach es ist, das Leck mit Ihrem Finger ohne Probleme zu stoppen (vielleicht nur ein kleiner Knutschfleck am Finger :))
Nun, schön, @bitcell zu finden, das ist genau das, wonach ich gesucht habe! Aber trotzdem denke ich, dass ich wahrscheinlich ein bisschen gezögert hätte, bevor ich meinen Finger auf ein Leck der ISS im wirklichen Leben gelegt hätte! ^^

Dies ist das Bild des Lochs ( Nachrichtenquelle , obwohl das Bild von der NASA stammt)

Sojus-Loch

Das Loch hat einen Durchmesser von 2 mm. Selbst mit einem totalen Vakuum auf der anderen Seite sprechen Sie nicht über viel Volumen, das durch dieses Loch kommt. Ich habe diesen Rechner mit einem Druckgradienten von 101 kPa (ISS-Standard) und 0,1 kPa durch ein 2-mm-Loch verwendet und eine Wasserdurchflussrate von ~ 0,1 Kubikmeter Wasser pro Stunde (oder 26,6 Gallonen pro Stunde) erhalten. Im Gegensatz dazu haben die USA eine strenge Regelgrenze von 10 Gallonen pro Minute für Benzinpumpen. Daher reicht der durch dieses 2-mm-Loch ausgeübte Druck nicht aus, um viel mehr als Luft oder eine in der Nähe befindliche viskose Flüssigkeit herauszuziehen.

Sie brauchen keinen Durchflussrechner. Einfach verwenden p ˙ / p = m ˙ / m = v ˙ / v und diesen Druckverlust von 0,8 mb/h in einen Masseverlust von etwa 0,9 kg/h oder einen Volumenstrom von 0,8 m umwandeln 3 /Std. (Ich behalte alle Zahlen an einem Ort der Genauigkeit, da dies ursprünglich angegeben wurde.)
Außerdem war das Loch nicht vollständig vom Inneren des Rumpfes nach außen. Es war ein Loch in der Innenschicht des Rumpfes mit einem Haufen Kevlar, Aluminium und anderen Materialien dazwischen, die seine Haut weiter isolieren und möglicherweise die Leckraten noch weiter gesenkt hätten.
Die Verwendung von Wasser- oder Benzindurchflussraten zum Vergleich ist, zumindest ohne weitere Diskussion, ziemlich nutzlos. Man könnte auch berechnen, dass nur etwa zwei Gramm Honig pro Sekunde oder so durch das Loch tropfen würden, aber das würde uns nichts darüber sagen, wie viel Luft durch das Loch strömt.
@leftaroundabout Mein Punkt (von dem ich denke, dass er hier verloren gegangen ist) ist, dass Luft (die größtenteils selbst leerer Raum ist) noch weniger Druck erzeugen würde, wenn nicht viel Flüssigkeit aus diesem Loch entweichen kann. Hobbes' Antwort war besser, indem er den Druck selbst berechnete.
Sie sollten den richtigen Rechner für einen Luftstrom verwendet haben. Der Wasserdurchflussrechner ist der falsche.

Es ist nicht wirklich so, dass das Leck langsam war , sondern dass es einige Zeit gedauert hat, bis es sich manifestiert hat :

Eine andere Quelle teilte der Nachrichtenagentur mit, dass der Arbeiter den Fehler nicht gemeldet und stattdessen eine Art Versiegelung aufgetragen habe. Nach zwei Monaten im Orbit trocknete das Dichtmittel offenbar aus, sagte die Quelle, und wurde durch den Luftdruck der Kabine ausgestoßen, wodurch ein Leck entstand.

(Der Artikel ist leicht falsch; MS-09 dockte am 06. Juni an die ISS an und das Leck wurde am 29./30. August entdeckt, also dauerte es tatsächlich fast drei Monate, bis es offensichtlich wurde).

Nachdem das Dichtmittel versagt hatte, wurde das Leck sehr schnell entdeckt, und seine geringe Größe bedeutete, dass relativ wenig Atmosphäre entwich, bevor die Astronauten es flicken konnten. Ihre provisorische Reparatur wird kein langfristiges Problem für die ISS sein – das Modul mit dem Leck ist das Orbitalmodul von Sojus, das abgeworfen wird, um in der Atmosphäre zu verbrennen, nachdem die Astronauten die ISS verlassen haben.

Laut dem Artikel, auf den ich verwies, verwendete der Arbeiter Klebstoff, um das Loch zu reparieren. Hätten sie es gemeldet, hätten sie es durch Schweißen reparieren können.
@tsnobip hast du diese Antwort schon gesehen? Ich denke, dies spricht das Timing gut an, aber es wurde möglicherweise gepostet, nachdem Sie die andere Antwort akzeptiert haben.

tl;dr:

Wie konnte das 2018-08-30 Sojus MS-09 / ISS-Leck so langsam sein?

Antworten:

Mit einem Durchmesser von etwa 2 Millimetern!

Der Kommentar von @ DavidHammen wandelt 0,8 mbar / h in eine Luftverlustrate von etwa 0,8 m ^ / h um, vermutlich unter Standardbedingungen. Mal sehen, wie das gemacht wird, wie es gegen "ein 2-mm-Loch" prüft und was es bedeutet, wenn es keine Reaktion gibt (menschliche oder Make-up-Luft).

Er verwendet die Beziehungen erster Ordnung

p ˙ p = m ˙ m = v ˙ v = 0,8 × 10 − 3 / h r

wo ich vermute p ist der Druck der verbleibenden Luft (unter der Annahme, dass keine Frischluft und keine Temperaturänderung vorhanden sind, was vernünftig ist, wenn man bedenkt, dass die Luft in engem Kontakt mit so viel fester Oberfläche steht), m ist die Masse der verbleibenden Luft, und v ist das äquivalente Volumen der verbleibenden Luft bei Standardbedingungen.

Ein ISS-Druckvolumen über etwa 938 m^3 (entspricht den Werten im Internet) mal

0,8 × 10 − 3 / h r
ergibt tatsächlich etwa 0,8 m^3/h!

Sehen wir uns nun an, was ein 2-mm-Loch in einer dünnen Platte bewirken soll. Ich habe zwei Online-Rechner gefunden, obwohl sie möglicherweise etwas andere Annahmen haben, und das Loch hat eine gewisse Tiefe (die Wandstärke des Sojus an dieser Stelle) und Seitenrauheit, aber wir können es trotzdem versuchen.

  1. http://www.efunda.com/formulae/fluids/calc_orifice_flowmeter.cfm#calc
  2. https://www.tlv.com/global/TI/calculator/air-flow-rate-through-orifice.html

Nummer 1. ergibt 2,74E-04 m^3/sec oder 1,0 m^3/hr , fast identisch mit dem zitierten Wert von 0,8 m^3/hr , und Nummer 2 liefert etwas, das zumindest nahe kommt; etwa 3 m^3/h .

Wenn Sie also keine Zusatzluft freigeben, entspricht dies einem Druckabfall von etwa 1 % alle zehn Stunden. Das reicht aus, um alarmierend zu sein, und würde natürlich wahrscheinlich in weniger als zehn Stunden einen Alarm auslösen, da Meteoriteneinschläge und Trümmer im Laufe der Zeit so wahrscheinlich sind, dass man erwarten würde, dass die ISS überaus wachsam in Bezug auf Lecks ist.

Also um die Frage zu beantworten

Wie konnte das 2018-08-30 Sojus MS-09 / ISS-Leck so langsam sein?

Die Antwort ist

Mit einem Durchmesser von etwa 2 Millimetern!

Eine Obergrenze wäre die Schallgeschwindigkeit innerhalb des Lochs. Das sind 3,7 m^3/h bei einem Druck von 1 bar. An dem Punkt, an dem die Schallgeschwindigkeit erreicht wird, sollte der Druck jedoch niedriger sein.
@Uwe Daran habe ich noch nie gedacht, ist ein praktischer Einblick, danke!
Es war etwas zu stark vereinfacht. Um das Gas auf Schallgeschwindigkeit zu beschleunigen, ist ein Druckabfall von mindestens 2:1 erforderlich. Bei einem Druckabfall von 0,5 bar vergrößert sich das Volumen auf das Doppelte. Der Volumenstrom beträgt also nicht 3,7 m^3/h sondern ca. 1,85 m^3/h. Aber das ist immer noch nur eine Obergrenze.
Der Durchfluss würde gedrosselt (Druckverhältnis > kritisches Druckverhältnis von ~ 2, genauer Wert unwichtig, da Hinterdruck null). Das vereinfacht die Rechnung etwas.
Wie konnte das 2018-08-30 Sojus MS-09 / ISS-Leck so langsam sein?
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