¿Se pueden usar extintores de fuego como propulsores en el espacio como se muestra en la película Gravity?

La conservación del impulso nos dice que un sistema aislado no puede cambiar su impulso. Por lo tanto, si expulsamos la masa en una dirección, la masa restante debe moverse en la dirección opuesta. La magnitud de este empuje es igual a la velocidad de la masa expulsada, en relación con el cuerpo, multiplicada por la tasa de expulsión de masa.

Entonces, en este sentido, abrir la válvula de un extintor de incendios y permitir que el contenido presurizado escape, es análogo a un motor de cohete.

Utilizamos gas de dióxido de carbono a presión en nuestros extintores. El extintor de CO2 tiene alrededor de 3 kg de CO2. Expulsar esa masa podría producir entre 5 y 10 m / s de velocidad delta para el cuerpo primario (la persona que sostiene el extintor). Eso es en realidad más delta v que la mochila SAFER que los astronautas usan durante EVA (~ 3 m / s), pero menos que la mochila MMU (25 m / s) en la que se basaba la mochila de Clooney (la suya era más poderosa que la real) , aunque).

Crear el impulso es la parte fácil. Apuntar es la parte difícil. Si el vector de velocidad extendida del CO2 no pasa a través del centro de masa del astronauta, en lugar de un movimiento lineal limpio y agradable, se inducirá una mezcla desordenada de traslación y rotación, como un globo de fiesta que se ha inflado y luego lanzado.

Sería un desafío, pero no imposible, para el astronauta evitar la ilustración de la izquierda y conformarse con la ilustración de la derecha.

En la década de 1960, en realidad había un proyecto propuesto para el escape y el regreso de los astronautas a la Tierra que involucraba una lata portátil de gas comprimido.

(Lea más sobre eso, aquí: la respuesta de Robert Frost a ¿Es posible actualizar los trajes espaciales para que puedan sobrevivir al reingreso y luego lanzarse en paracaídas como Felix Baumgartner?)

Ahora, esos son los conceptos básicos, que muestran que la idea de impulsarse a sí mismo a través del espacio con un extintor de incendios no está fuera de discusión. Pero, la forma exacta en que se usó en la película está fuera de discusión. El delta v de 5-10 m / s podría usarse para una maniobra muy pequeña dentro de la órbita. En la película, el personaje de Sandra usó el extintor de incendios para hacer un plano de alta velocidad y un cambio de altitud. Eso requeriría mucha más energía de la que se obtendría de un extintor de incendios.

La ley de Conservación del impulso establece lo siguiente: un sistema aislado no puede cambiar su impulso a menos que otro objeto colisione con dicho sistema. En consecuencia, si la masa se expulsa en una dirección, la masa restante se moverá en la dirección opuesta. La densidad de este empuje es igual a la velocidad de la masa expulsada, en relación con el cuerpo, multiplicada por la tasa de expulsión de masa.

Entonces, si tuviera un extintor, abrir la válvula y liberar la masa presurizada, es similar a la de un motor de cohete

Los extintores usan gas de dióxido de carbono. En promedio, los extintores refuerzan alrededor de 4 kg de dióxido de carbono. Expulsar esa masa tiene el potencial de generar empuje en algún lugar entre 7-10m / s, para el individuo que sostiene el extintor de incendios. Para ponerlo en perspectiva, los extintores tienen la capacidad de producir más empuje que las mochilas que usan los astronautas para los EVA, que generan alrededor de 3 m / s de empuje, pero menos que las mochilas MMU antiguas que tenían un empuje de 24 m / s.

Generar el empuje es relativamente poco exigente. Apuntar y mantenerse en la misma pista es el aspecto intrincado de todo. Con eso en mente, si el vv extendido del dióxido de carbono no pasa a través del centro de masa del astronauta, entonces en lugar de un movimiento lineal, se inducirá un movimiento de traslación y rotación en zigzag. Probablemente has visto que esto suceda antes. Si infla un globo y lo suelta, volará sin dirección definida y chocará contra una pared, piso o techo.

Esto se muestra en la película, “The Martian”. El astronauta se impulsa hacia la nave espacial perforando su traje espacial y usando el aire dentro del traje como propulsores. Al principio luchó para obtener una dirección definida, pero finalmente entendió cómo funcionaba la ley de Conservación del Momento, y pudo llegar a la nave espacial.

En la película “Gravity”, el extintor de incendios que usan proporciona una cantidad sustancial de empuje. La película no es para nada realista en ese aspecto.

la película “Gravity” tenía bastantes cosas imposibles para que parecieran bastante plausibles. Pero esa es otra historia.

Si aplica empuje, incluso ligeramente fuera del centro de masa, inducirá un movimiento de sacacorchos giratorio, que no se detendrá hasta que aplique exactamente el empuje opuesto correcto. Un extintor de incendios es cualquier cosa menos un sistema de propulsión preciso. Funcionaría moverlo, pero como su oído interno se confundiría inmediatamente y sus ojos solo pueden ver hacia adelante y tendría poca referencia visual (el espacio es bastante negro), rápidamente se volvería tan descontrolado que sería irrecuperable.

Los propulsores reales usan pequeños chorros pequeños con controles de computadora para asegurarse de que no se salga de control.

Sí, un astronauta podría volver utilizando los principios descritos por Rohit Shanker. Sin embargo, tendría que apuntar con cuidado hacia su centro de masa. Si no, el empuje lo hará girar. Eso sería muy inconveniente.

No vi la película, así que lo que voy a agregar aquí puede ser erróneo debido a otras circunstancias en la película.

Sin embargo … Un extintor de CO2 en la sombra de la Tierra puede enfriarse fácilmente para funcionar cuando el CO2 sólido en el interior ya no puede gasificarse y expulsarse del contenedor, y a la luz del sol, podría calentarse lo suficiente, la presión expulsaría las juntas y dispositivos de seguridad. El CO2 se CONGELA alrededor de -70 grados C, y los extintores portátiles habituales que usamos aquí en el suelo pueden tener seguridad contra explosiones para evitar que los contenedores de metal presurizados de 850 psi exploten si se calientan demasiado.

“… El satélite en cada tipo de órbita experimentará un ambiente frío y caliente diferente. Sin embargo, el rango típico de temperaturas fue de -170 ˚C a 123 ˚C para satélites LEO ”

Esta compañía califica su extintor de CO2 de -20C a +60 grados C, de -4F a 140 grados F.

No solo puede, sino que hasta cierto punto se utiliza en los viajes espaciales de hoy. Los trajes espaciales de los astronautas tienen un sistema llamado MMU (Unidad de maniobra tripulada) que ventila el gas nitrógeno para impulsar al astronauta.