Wie entkomme ich der Mitte eines Raums ohne Schwerkraft? [geschlossen]

Da Sie Luft um sich herum haben, können Sie einfach tief einatmen und ausblasen.

Es ist eigentlich nicht nötig, den Kopf dabei zu drehen, wie einige andere Antworten vermuten lassen. Luft hat im menschlichen Maßstab eine hohe Reynolds-Zahl , und daher gilt das Jakobsmuschel-Theorem nicht: Obwohl die Bewegungen des Ein- und Ausatmens wechselseitig sind, sind es die von ihnen erzeugten Luftströme nicht.

(Sie können dies selbst testen, indem Sie eine Hand vor den Mund halten: Sie können den Luftstrahl, der durch das Ausblasen entsteht, auch mit vollständig ausgestreckter Hand leicht spüren, aber Sie können keinen "Rückstrahl" erzeugen, egal wie schwer atmest du ein.)

In der Praxis ist der Impuls beim Einatmen ziemlich vernachlässigbar, da die Luft von allen Seiten in Richtung Mund und Nase strömt und es daher nur darauf ankommt, wie man ausatmet. Indem Sie Luft aus Ihrem Mund in eine Richtung blasen, erzeugen Sie einen Netto-Luftstrom in diese Richtung und treiben sich so durch Erhaltung des Impulses in die entgegengesetzte Richtung. Es funktioniert für Tintenfische und Quallen (und Jakobsmuscheln!) und es wird auch für Sie funktionieren. Vielleicht nicht sehr effizient, aber sicherlich genug, um eine Wand in den engen Räumen der ISS zu erreichen. Wenn wir jetzt jemals anfangen, Raumstationen mit riesigen luftgefüllten Blasen zu bauen, die Hunderte von Metern breit sind, dann könnte dies zu einem Problem werden, aber bis dahin sollte es Ihnen gut gehen.

Außerdem müssen Sie möglicherweise nicht einmal auf solches Schnaufen und Schnaufen zurückgreifen. Jede echte Raumstation, die für die menschliche Besiedlung in der Mikrogravitation ausgelegt ist, muss sowieso über aktive Luftzirkulationsventilatoren verfügen, sowohl zur Wärmeverteilung (wichtig für Mensch und Ausrüstung, da Konvektion in der Mikrogravitation nicht funktioniert) als auch um zu verhindern, dass sich die ausgeatmete Luft um Ihren Körper ansammelt zB wenn du schläfst. In der Praxis bewegt sich die Luft um Sie herum also sowieso langsam, und Sie müssen nur warten, bis Sie dieser Umgebungsluftstrom nahe an eine Wand drückt.

Und natürlich bezweifle ich, dass es auf der eigentlichen ISS überhaupt Platz gibt, der groß genug ist, um diesen Streich richtig durchzuziehen. Die größten Freiflächen auf der ISS, wie das Kibo-Druckmodul , sind von ISPRs umgeben , die etwa 2 Meter (6 ½ Fuß) breit sind, wodurch der Innenquerschnitt effektiv ein Quadrat von 2 × 2 Metern ergibt. Selbst wenn Ihre Crewkollegen es irgendwie geschafft haben, Ihren Körper in Längsrichtung entlang der Mittelachse eines ansonsten leeren Moduls zu positionieren, so dass Sie nicht einfach die Hand ausstrecken und einen Griff greifen könnten, müssten Sie sich nur wie eine Katze herumdrehen (oder wahrscheinlicher , schlagen Sie einfach halb zufällig herum), bis Sie es geschafft haben, sich um 90 ° zu drehen, an welchem ​​​​Punkt entweder Ihre Zehen oder Ihre Hände sicher in der Lage sein sollten, eine Wand zu erreichen.

Es lohnt sich, einige der beschriebenen Methoden zu berechnen (statt nur zu spekulieren).

1. Atmen Sie in die eine Richtung ein und in die andere aus. Ihr Atemzugvolumen in Ruhe beträgt etwa 0,5 Liter; atme tief ein und es können 3-5 Liter sein (danke @Aaganrmu). Das sind etwa 4 Gramm Material. Wenn Sie Ihre Lippen spitzen, um die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der Sie die Luft ausstoßen, können Sie sie auf etwa 10 m/s bringen (ich schätze dies anhand der Daten in diesem Artikel , die die Luftgeschwindigkeit beim Husten gemessen haben – 15 m/s - und gesprochenes Wort - 4 m/s.). Dies ergibt einen Nettoimpuls von 0,04 kg m/s, was bedeutet, dass ein 70 kg schwerer Astronaut eine Reaktionsgeschwindigkeit von 0,05 mm/s erhält und sich alle 20 Sekunden um 1 cm bewegt. Aber wenn Sie dies 10 Mal pro Minute tun, wird Ihre Beschleunigung ungefähr sein$10^{-4}~\rm{ m/s^2}$und Sie werden 2 m (bis zur nächsten Wand) in etwa 200 Sekunden zurücklegen. Etwas Schwindelgefühl durch die Hyperventilation... Beachten Sie, dass es nicht notwendig ist, den Kopf zu drehen: Es genügt, langsam ein- und schnell auszuatmen.
2. mit den Armen „schwimmen“. Wenn Sie die Fläche Ihrer Arme um 20 cm ändern können$^2$zwischen dem "vorwärts"-Teil des Hubs und dem "hinteren" Teil des Hubs, und Sie können die Hand mit einer Spitzengeschwindigkeit von etwa 2 m/s für 50 cm bewegen, wird die ungefähre Widerstandskraft sein$F = \frac12 \rho v^2 A C_D = 0.5*1*4*0.02*1.0 = 0.04~\rm{ N}$- viermal mehr als Ausatmen. Und natürlich können Sie Ihre Arme wahrscheinlich viel schneller bewegen - sagen wir einen vollständigen Schlag (zwei Arme) pro Sekunde für eine Beschleunigung von$6\cdot 10^{-4}~\rm{m/s^2}$und eine Zeit über die Kapsel von 80 Sekunden.

Durch die Kombination der beiden Techniken können Sie durch die Übung mit den Armen schneller atmen (bei maximaler Belastung kann ein erwachsener Mann etwa 100 Liter Luft pro Minute bewegen - das ist 10-mal höher als der Wert, den ich verwendet habe). Dies sollte Sie in weniger als einer Minute bequem an die Seite der Kapsel bringen.

Wenn Sie die Masse, die Sie beschleunigen, erhöhen können, können Sie diese Zahlen erheblich verbessern. Ich habe kurz überlegt, dass Spucken die Lösung sein könnte, aber da wird dir schnell der Mund trocken. Andere Körperflüssigkeiten würden die Zeit erheblich verbessern - aber da Sie immer noch in diesem Raum leben müssen, denke ich, dass es das Richtige ist, etwas mehr Zeit damit zu verbringen, mit den Armen herumzufuchteln und dann über die Videos zu lachen, die Ihre Crewkollegen gemacht haben beste Ansatz hier.

Es gibt einige offensichtliche und langweilige Lösungen, z. B. einatmen, dann den Kopf um 180 Grad drehen und die Luft ausblasen. Wiederholen Sie dies lange genug und Sie werden eine Nettogeschwindigkeit aufbauen.

Interessanter ist, dass man tatsächlich darin schwimmen kann, wenn das Gravitationsfeld nicht ganz gleichförmig ist . Dies ist jedoch ein so kleiner Effekt, dass Sie an Altersschwäche gestorben wären (geschweige denn an Hunger), bevor Sie eine signifikante Positionsänderung erreicht hätten.

Für die experimentelle Antwort (mit Kleidung) sehen Sie sich dieses YouTube-Video mit dem Titel „Astronauten betreten das neue japanische Modul Kibo“ an, das einen Astronauten zeigt, der die Fähigkeit demonstriert, (langsam) durch die Luft zu schwimmen.

Unter Berücksichtigung der Newtonschen Bewegungsgesetze sind die Möglichkeiten sehr begrenzt: Sie müssen Masse in die entgegengesetzte Richtung beschleunigen, in die Sie gehen möchten. Da Luft jedoch das einzige Material ist, das Sie greifen können, und Sie keine Körperflüssigkeit verwenden möchten, müssen Sie die Luft um sich herum verwenden:

• Wie John Rennie bereits vorgeschlagen hat, atmen Sie in entgegengesetzte Richtungen ein und aus.
• Führen Sie Brustschwimmen aus, als ob Sie im Wasser schwimmen würden. Dies ist natürlich nicht so effektiv wie im Wasser, aber Luft ist auch eine Flüssigkeit und sorgt für einen gewissen Vortrieb.

Andere theoretisch mögliche Antriebstechniken, die relativistische Gravitationseffekte oder den Impuls von Photonen verwenden, werden wahrscheinlich so lange brauchen, um Ihren Körper zu beschleunigen, dass Sie tot sein werden, lange bevor Sie die Wände der ISS erreichen.

Noch nicht erwähnt, um etwas Delta-V zu bekommen, können Sie:

• Spucke
• Reiß dir die Haare aus und wirf sie weg
• oder ein Glied abbeißen und es schleudern, wie diese Person, die genau das tat, als sie zwischen einem Felsen und einer harten Stelle feststeckte . Sie könnten damit davonkommen, nur eine Vene zu öffnen und genug Blut zu sammeln, um Sie zum Laufen zu bringen ...
• Da dies die ISS ist, warten Sie auf das nächste Orbitalmanöver (sie verlangsamt sich ständig in Bewegungsrichtung und beschleunigt in Richtung Boden, daher ist es tatsächlich schwierig , in der Mitte eines Moduls gefangen zu werden. Hin und wieder wird ihre Umlaufbahn angehoben ).