Kiedy astronauta uderza w ścianę statku kosmicznego, statek kosmiczny nabiera pędu, który astronauta przenosi na ścianę.Jednak astronauta traci pęd - lub zyskuje go w przeciwnym kierunku.W rezultacie środek masy statku kosmicznego i astronauta nie porusza się, a łączny pęd się nie zmienia.

Warto zauważyć, że podobnie nie zmienia się połączony moment pędu.Jednak orientacja osi połączonego układu może się zmieniać, więc nie ma doskonałej analogii między ruchem postępowym a obrotowym.Zobacz „ Jak koty lądują na nogach”.

W jaki sposób astronauci, zwłaszcza ci przebywający w małych statkach kosmicznych, takich jak Crew Dragon, nie „popychają” statku kosmicznego, gdy odbijają się i odbijają od ścian?

Masz rację, że kiedy astronauta zderza się ze ścianami statku kosmicznego, część ich pędu jest przenoszona na statek, a ich pęd zmniejsza się lub zostaje odwrócony w kierunku. Jednak, jak S. McGrew stwierdza w swojej odpowiedzi, że środek masy układu (astronauta + statek kosmiczny) nie porusza się w dłuższej perspektywie. Wynika to z prawa zachowania pędu liniowego.

Poza tym masa astronauty jest stosunkowo mniejsza niż masa statku kosmicznego. Tak więc połączony środek masy pozostaje prawie blisko środka masy statku kosmicznego, niezależnie od pozycji astronauty w przedziale ciśnieniowym. Zatem połączony środek masy, a tym samym środek masy statku kosmicznego, porusza się bardzo mało w wyniku tego zderzenia.

Na orbicie, gdzie nawet silniki jonowe wielkości guzika pchają statek kosmiczny, w jaki sposób astronauta pchający ścianę nie powoduje jej ruchu lub obrotu?

Nawet najpotężniejszy silnik rakietowy na świecie nie może poruszyć statku kosmicznego, jeśli jego dysza jest zamontowana „wewnątrz” statku kosmicznego w taki sposób, że wszystkie cząsteczki spalin nie mają wyjścia.

Krótko mówiąc, dzieje się tak dlatego, że każdy użyteczny pęd uzyskany przez działanie silnika jest znoszony przez zderzenie cząstek spalin po przeciwnej stronie dyszy, co powoduje brak ruchu środka masy przez długi czas.

Obrót statku kosmicznego to ciekawa rzecz!Oprócz silników sterujących reakcją (zwykłych silników rakietowych), statki kosmiczne są wyposażone w koła reakcyjne i / lub żyroskopy kontrolujące moment.Kiedy koło zamachowe obraca się z dużą prędkością kątową wraz z silnikiem, nabiera pewnego momentu pędu w jednym kierunku.A ponieważ statek kosmiczny jest systemem zamkniętym, jego pęd kątowy musi pozostać stały, a zatem statek kosmiczny uzyskuje prędkość kątową w kierunku przeciwnym do obrotu koła zamachowego, aby zachować stałość pędu systemu.

W twoim przypadku astronauta może spowodować obrót statku kosmicznego, biegając po obwodzie koła.Znowu masy (a dokładniej momenty bezwładności) astronauty i statku kosmicznego materii oraz skutki są zwykle niewielkie.

Astronauta napierający na ścianę statku kosmicznego powoduje jego ruch ze względu na trzecie prawo Newtona i zachowanie pędu, jak zauważyłeś.Jednak ruch statku kosmicznego nie jest tak zauważalny z kilku powodów.Jednym z nich jest to, że statek kosmiczny ma znacznie większą masę niż astronauta, więc każda zmiana jego prędkości będzie znacznie mniejsza niż zmiana prędkości astronauty (proporcjonalnie do stosunku ich mas).Innym jest to, że astronauta znajduje się wewnątrz statku kosmicznego, więc jeśli odepchną się od jednej ściany, ostatecznie zderzą się z przeciwległą ścianą, skutecznie anulując wszelkie zmiany prędkości statku kosmicznego, ponieważ całkowity pęd statku kosmicznego + astronauta nie może się zmienić.Wreszcie, chociaż ma znaczenie, czy zarówno astronauta, jak i ściana poruszają się, czy tylko astronauta (ponieważ ruch jest nieinercyjny), różnica ta może być trudna do zauważenia podczas oglądania wideo, w porównaniu z doświadczeniem tego w-osoba.

Astronauta z pewnością może spowodować, że statek się obraca, chociaż tylko niezwykle wolno.Jeśli astronauta okrąża wnętrze swojego statku kosmicznego (realistycznie AFIAK jest możliwy tylko w Skylab), sonda obróci się w innym kierunku, aby utrzymać ten sam całkowity pęd.Gdy tylko astronauta przestanie działać, statek kosmiczny również się zatrzyma.Ponieważ statek kosmiczny ma znacznie większą masę, obrót statku kosmicznego będzie niewielkim ułamkiem tego, jak bardzo astronauta się porusza.

Zwróć uwagę, że jest to rutynowo wykonywane za pomocą środków mechanicznych.Długie misje orientują statek kosmiczny za pomocą kół reakcyjnych - poruszają się one znacznie szybciej niż astronauta mógłby, ale to to samo - i obraca statek kosmiczny bardzo wolno.