Frage:
Wie werden EVAs in LEO beeinflusst, wenn sie sich auf der Nachtseite der Erde befinden?
LocalFluff
2015-02-27 15:58:52 UTC
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Die Umlaufzeiten in LEO sind recht kurz, für die ISS etwa 92 Minuten. Alle zwei Minuten ist es also im Schatten der Erde. Es ist dann nicht nur direktem Sonnenlicht ausgesetzt, ich nehme an, dass die Nachtseite der Erde auch kein nützliches Licht reflektiert. Viele EVAs dauern mehrere Stunden und werden daher etwa die Hälfte der EVA-Zeit im Schatten durchgeführt.

Wie wird ein EVA im Schatten beeinflusst? Ist es natürlich pechschwarz? Welche Lichtquellen haben die Astronauten? Ist der Stromverbrauch bei Batterien eingeschränkt? Wurde dies für verschiedene Raumfahrzeuge in LEO wie ISS, MIR, STS unterschiedlich verwaltet?

Zwei antworten:
TildalWave
2015-02-27 18:04:07 UTC
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Raumanzugdesigner und EVA-Planer (Extravehicular Activity) würden es wahrscheinlich vorziehen, wenn Weltraumspaziergänge nur im Schatten der Erde stattfinden würden. Aus Sicht des Raumanzugdesigns ist eines der größten Probleme die Wärmeabgabe und nicht die Wärmespeicherung. Dies ist auf die nahezu nicht vorhandene konvektive Wärmeübertragung (Leitung und Advektion) im Nahvakuum in LEO zurückzuführen. Die einzige Möglichkeit, die Temperatur der Innenumgebung auf einem akzeptablen Niveau zu halten, besteht darin, entweder zu strahlen , ablehnen oder speichern. Große (und massive) Heizkörper an Mobilitätsgeräten wären natürlich nicht sehr willkommen. Während einige kleinere Kühlkörper und Wärmeaustauschheizkörper intern in den PLSS-Geräten (Portable Life Support System) verwendet werden, bleibt uns nur die Wärmeabgabe und Optionen für die Speicherung übermäßiger Wärme.

Die Abgabe von externer Umgebungswärme ist ziemlich einfach. Raumanzüge sind meistens weiß oder verwenden reflektierende Oberflächen, um die Absorption zu verhindern und so viel einfallendes Licht von Sonne und Erdschein (Erdalbedo) zu reflektieren, bevor es in photothermische oder, wenn Sie möchten, Photoanregungswärme umgewandelt wird. Dies hilft auch dabei, das photoelektrische Laden der äußeren Schichten des Anzugs zu verhindern, was auch gefährlich sein kann, wenn sich zu viel Ladung aufbaut und beim Berühren schnell (manchmal als katastrophal bezeichnet) entladen wird Zum Beispiel das Fachwerk der Station.

Die interne thermische Umgebung des Anzugs ist etwas schwieriger. Die Konstruktionsparameter arbeiten im Durchschnitt mit 1.200 BTU (British Thermal Units) pro Stunde, etwa 350 W, wenn der Speicher richtig funktioniert, mit der sogenannten Stoffwechselrate . Einfacher ausgedrückt ist dies die Deckenwärmeabgabe pro Stunde während eines aktiven Weltraumspaziergangs. All diese Hitze, bei der Weltraumspaziergänge manchmal sogar länger als 8 Stunden dauern (aktuelle russische Raumanzüge können längere Weltraumspaziergänge unterstützen als amerikanische, sind jedoch ungeschickter mit Nabelschnüren - dh sie sind weniger autonom), muss daher auf Kühlwasser übertragen und mit dem Sublimator abgewiesen werden im PLSS http://quest.nasa.gov/space/teachers/suited/5emu4.html Eine Begrenzung der EVA-Zeit ist die verbleibende Wassermenge. Wie bereits erwähnt, können russische Raumanzüge ( Orlan) ihre Autonomie durch die Verwendung von Versorgungsleitungen zur Station erweitern, während amerikanische (Enhanced EMU mit SAFER) kann 8 Stunden plus 30 Minuten Backup (redundante Lebenserhaltung) dauern, wobei ca. 820 Wh Gesamtleistung zur Verfügung stehen.

Wenn also EVA in der Erdschatten, obwohl Weltraumspaziergänger einige an ihren Helmen montierte Lichter einschalten müssen, muss das aktive Wärmeabgabesystem PLSS ohne externe, einfallende Wärmequellen weniger funktionieren und ihr Gesamtstromverbrauch ist in diesen Zeiten geringer. Aus Sicht des Anzugdesigns ist es daher von Vorteil, im Schatten der Erde zu sein.

Aus Sicht des EVA-Planers ist es ein bisschen gemischt. Im Schatten der Erde besteht keine Sorge vor einem erhöhten Sonnenfluss (Sonnenstürme und andere Ereignisse), aber es könnte für Astronauten etwas schwieriger sein, sich im Notfall in die Luftschleuse zurückzuziehen, und sie könnten aufgrund dessen auch etwas langsamer arbeiten zu reduzierter Sichtbarkeit. Wenn also die gesamte Dauer einer EVA im Schatten stattfinden würde, wäre dies von Vorteil, aber da die Ein- und Ausfahrten von der EVA-Zeit abhängen (Astronauten würden ihre PLSS an die Thermik anpassen, arbeiten sie mehr mit ihren Anzugsteuerungen wie dem Schalten Licht an und aus, Kamera einstellen, ...), das ist nicht wirklich ein Vorteil.

Was Astronauten selbst betrifft, würden sie wahrscheinlich bevorzugen, dass alle EVA bei Tageslicht stattfinden. Sie müssen sich nicht so sehr um externe Flüssigkeitslecks (wie Ammoniak aus dem Kühlsystem der Station) kümmern, da sie auf der Sonnenseite schneller abbacken würden / em>. Sie sehen auch, was sie viel besser machen, können schneller arbeiten und vielleicht sogar zu Aufgaben übergehen, die ansonsten für die nächsten EVAs geplant sind, und die Ansicht ist auch viel schöner. Dies ist der Zeitpunkt, an dem sie ihre Kameras herausnehmen und ein paar EVA-Porträtaufnahmen machen, Selfies oder was auch immer jetzt im Trend liegt. Nachdem ich einige Weltraumspaziergänge gesehen habe (einschließlich der jüngsten Wilmore & Virts), würde ich sagen, dass sie auch gesprächiger und allgemein die Arbeitsatmosphäre werden ( Verzeihen Sie das Wortspiel) scheint mehr erhebend (da gehe ich wieder, sorry). :)

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Der verbesserte EMU-Anzug (mit eingeschalteten Lichtern). Die Anzüge sind weiß, um Wärme zu reflektieren und sich von der Dunkelheit des Weltraums abzuheben. Die roten
Streifen dienen zur Unterscheidung von Astronauten. (Quelle: Wikipedia, Bildnachweis: NASA) sup>


Einige weitere Quellen:

  • Advanced EMU Portable Life Support System (PLSS) und Shuttle / ISS EMU-Schaltpläne, ein Vergleich, Colin Campbell, NASA JSC, 2012 (PDF)
  • Gute Antwort! Wissen Sie, vielleicht durch Betrachten von EVAs, wie es ohne künstliches Licht wäre? Wäre es pechschwarz? Eine bewölkte mondlose und schneefreie Winternacht in den nördlichen Breiten der Erde kann wirklich so dunkel sein, dass Sie Ihren eigenen Fuß nicht auf dem Boden stehen sehen können. Die Kontur der Baumkronen zum etwas weniger dunklen Himmel ist die einzige visuelle Orientierung.
    @LocalFluff Im Wesentlichen pechschwarz ja. Es könnte etwas Mondschein geben, aber es setzt und steigt natürlich auch während jeder Umlaufbahn wieder an und es hängt von seiner Phase ab. Sternenlicht ist im Wesentlichen in jeder Hinsicht Null. Ein Teil dieser Sichtbarkeit geht für die von ihnen verwendeten mehrschichtigen Visiere verloren. Die Station hat einige Lichter, und wenn nötig, könnten sie sich über CanadArm bewegen (wenn es ohnehin nicht bereits auf Weltraumspaziergängen verwendet wird), das auch Reflektorlichter hat. Und Weltraumspaziergänger würden eine zusätzliche Lichtquelle auf sich haben oder in Werkzeugtaschen, wie eine Taschenlampe und so weiter.
    Eine andere Anmerkung, dass es selbst bei Vollmond im Wesentlichen eine Punktquelle ist, die nicht viel wieder von den Astronauten der Erde reflektiert. Selbst mit etwas Licht ist es nicht von großem Nutzen und es würde viele Bereiche der Station in völliger Dunkelheit geben, d. H. Im stockdunklen Schatten. Auf der Tagesseite erhalten Sie Licht sowohl aus der Richtung der Sonne als auch von der Erde und der Station selbst reflektiert. So sind selbst Schatten viel heller, da Sie mehrere Lichtquellen haben, die viele Winkel abdecken. Siehe auch http://astronomy.stackexchange.com/a/1480/13
    @TildalWave: Potenziell OT - Sternenlicht reicht nicht aus, um es zu sehen? Draußen auf dem Land bei Neumond reicht manchmal das Sternenlicht aus, um ganz klar zu sehen ...
    @Everyone, Phil sagt, dass dies eher auf das Leuchten des Himmels (atmosphärische Reflexion) zurückzuführen ist, nicht auf das eigentliche Sternenlicht. http://www.badastronomy.com/bad/misc/badstarlight.html
    geoffc
    2015-02-28 00:33:07 UTC
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    Ich habe ohne Zitat gehört, dass die Finger der Handschuhe fast das Gegenteil sind, während TildalWave über Wärmemanagement während der EVA spricht.

    In der Nacht werden die Handschuhe kalt und die Finger der Astronauten haben Probleme. Während sie sich im Licht erwärmen. Ein schönes Beispiel dafür, wie selbst das allgemeine Problem geringfügige / lokale Unterschiede aufweist.

    Referenzen hier und hier.

    +1 Yup-Handschuhe sind das Knifflige, kein Wunder, dass die NASA sogar [eine Herausforderung ausführen] (http://www.nasa.gov/offices/oct/early_stage_innovation/centennial_challenges/astronaut_glove/index.html) mit ziemlich viel Geld zu gewinnen hat dafür. Und sie ändern / verbessern sie auch ziemlich oft. Ich denke, sie haben gegen Ende letzten Jahres neue Sets zum Sender gebracht.


    Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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