Can fire extinguishers be used as thrusters in space as shown in movie Gravity?
Die Erhaltung des Impulses besagt, dass ein isoliertes System seinen Impuls nicht ändern kann. Wenn wir also einen Teil der Masse in eine Richtung beschleunigen, muss sich die verbleibende Masse in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Die Größe dieses Schubs ist gleich der Geschwindigkeit der ausgestoßenen Masse, relativ zum Körper, multipliziert mit der Geschwindigkeit des Massenausstoßes.
So gesehen ist das Öffnen des Feuerlöscher-Ventils wie das Betreiben eines Raketentriebwerks.
Wir verwenden unter Druck stehendes Kohlendioxidgas in unseren Feuerlöschern. Der CO2-Feuerlöscher enthält ca. 3 kg CO2. Das Ausstoßen dieser Masse könnte eine Delta-Geschwindigkeit zwischen 5 - 10 m / s für den Primärkörper (die Person, die den Feuerlöscher hält) erzeugen. Das ist tatsächlich mehr Delta V als der SAFER-Rucksack, den die Astronauten während ihrer Außeneinsätze tragen (~ 3 m / s), aber weniger als der MMU-Rucksack (25 m / s), auf dem Clooneys Rucksack basierte (sein Rucksack war leistungsstärker als das Original).
Den Impuls zu erzeugen ist der einfache Teil. Richtig zu zielen, ist der schwierige Teil. Wenn der erweiterte Geschwindigkeitsvektor des CO2 nicht durch den Massenschwerpunkt des Astronauten verläuft, wird anstelle einer sauberen linearen Bewegung eine chaotische Mischung aus Translation und Rotation induziert. Das kann man mit einem Lufballon vergleichen, der wild durch die Luft fliegt, wenn man ihn plötzlich freilässt und noch nicht zugeknotet hat.
Es wäre für den Astronauten eine Herausforderung, aber nicht unmöglich, die Abbildung links zu umgehen und sich an die Abbildung rechts anzupassen.
In den 1960er Jahren gab es tatsächlich ein vorgeschlagenes Projekt für die direkte Rückkehr der Astronauten zur Erde mittels eines mit Druckgas befüllten Handkanisters.
Das sind die Grundlagen, die zeigen, dass die Idee, sich mit einem Feuerlöscher durch den Weltraum zu bewegen, nicht in Frage kommt. Aber die genaue Art und Weise, wie es im Film verwendet wurde, steht außer Frage. Das 5–10 m / s-Delta v könnte für ein sehr kleines Manöver innerhalb der Umlaufbahn verwendet werden. In dem Film verwendete Sandras Charakter den Feuerlöscher, um eine Hochgeschwindigkeitsflugzeug- und Höhenänderung durchzuführen. Das würde viel mehr Energie erfordern, als man von einem Feuerlöscher bekommen könnte.