Si un astronauta en Spacewalk despegara en su jetpack (o cualquier sistema de propulsión que usen) en la dirección opuesta a la órbita de la EEI (reduciendo así su velocidad), ¿su órbita decaería en la Tierra? Si es así, ¿cuánto tiempo tomaría?

En realidad, simplemente alejarse de la EEI garantizaría su eventual reingreso. Un ser humano no es terriblemente masivo y se perturbaría fácilmente por el arrastre minúsculo de la atmósfera superior y la exosfera de la Tierra, sin mencionar la “protuberancia” de las anomalías de gravedad de la Tierra. Al carecer de cualquier medio para corregir su órbita, decaería rápidamente.

Puede recordar el “Incidente de la Bolsa de Herramientas de la ISS”, cuando un astronauta STS-126 dejó caer una bolsa de herramientas en noviembre de 2008. La NASA le dio la bolsa unos 6 meses, pero superó las expectativas y tardó alrededor de 8 en volver a entrar. El tiempo adicional se atribuyó a que la bolsa de herramientas experimentó menos resistencia de lo previsto. Es probable que un cuerpo humano regrese mucho antes.

La imagen de abajo fue tomada por el astrónomo aficionado Peter Rosén en Estocolmo, Suecia, el 3 de diciembre de 2008.

Lo notarías muy rápido, Steve. La mecánica orbital es un poco complicada hasta que te acostumbras.

Cuando apagaba el empuje de su mochila propulsora, comenzaba a descender lentamente de inmediato y, a medida que descendía, volvería a alcanzar la nave espacial, pero más abajo. Alcanzaría su órbita de altitud mínima 180 ° alrededor de la órbita, en el lado opuesto de la Tierra. Esto lo pone en una órbita más elíptica. Regresaría a esa misma altitud otros 180 grados, o de regreso donde disparó por primera vez sus propulsores, a la misma altitud que la ISS, pero en realidad estaría por delante de él porque mientras estaba en la órbita más baja viajaría a Velocidad tangencial más rápida.

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Lo que usted describe es básicamente una maniobra de transferencia de Hohmann inversa, para entrar en órbita. Estudie cómo funciona esa maniobra y debería poder entender lo que está sucediendo aquí.

Orbita de transferencia de Hohmann – Wikipedia

Tenga en cuenta que la velocidad orbital es de varias millas por segundo, mientras que la velocidad máxima alcanzable con un jetpack es de órdenes de magnitud menor que eso. Si bien la resistencia atmosférica hace que los objetos dentro de la órbita de la ISS se desaceleren (la ISS requiere un refuerzo periódico para contrarrestar esto), la tasa también es muy baja.

Básicamente, el astronauta moriría de deshidratación o inanición o envenenamiento por radiación mucho antes de que su órbita decayera lo suficiente como para quemar.

Para números reales:

-La ISS orbita a una altitud de ~ 330 km

-El quemado atmosférico ocurre a unos 80 km de altitud.

-La EEI pierde alrededor de 50-100 m de altitud por día.

entonces ((330 – 80) * 1000) / 100 = 2500 días o 6.8 años antes de quemarse finalmente en la atmósfera lo antes posible, ya que un astronauta probablemente experimentaría menos resistencia atmosférica que una estación espacial gigante.

EDITAR: aparentemente en realidad lleva mucho menos tiempo que eso, lo que podría explicarse por el hecho de que la resistencia atmosférica aumenta a medida que disminuye la altitud, y la menor masa / inercia de un astronauta en comparación con la EEI significa una resistencia reducida a las fuerzas de resistencia. El tiempo real de quema parece ser de unos 6 meses.