Верхом на огнетушителе

1157
1

Как далеко в космос улетит космонавт на обычном огнетушителе?

Если коротко — недалеко: требования техники безопасности запрещают использование огнетушителей не по назначению. Но если ситуация критическая? В конце концов, именно этот хитроумный способ использовала в фильме «Гравитация» героиня Сандры Баллок, чтобы вернуться на космическую станцию. Верхом на огнетушителе летает даже робот в мультфильме «Валл–И».

Закон сохранения утверждает, что при отсутствии внешних воздействий «векторная сумма импульсов всех тел системы есть величина постоянная». Он служит основой работы любых реактивных двигателей — и порождает отдачу при стрельбе: выброс части системы в одном направлении заставляет оставшуюся часть двигаться в противоположном. Впрочем, вернемся к Сандре Баллок.

Вооружим актрису «офисным» ручным огнетушителем высокого давления ОУ-3 — ведь именно углекислотные огнетушители используются на американском сегменте МКС. Согласно паспорту изделия, ОУ-3 содержит 2,1 кг CO2. Скорость истечения газовой струи в вакуум будем считать постоянной, по формуле (26.6):

V = ⎷ [(2 / μ) * (γ / (γ — 1)) * R * T],

где μ — молекулярная масса газа, γ — его показатель адиабаты при соответствующей температуре, R — универсальная газовая постоянная, Т — температура газа под давлением (примем ее за комнатную). Получаем, что на выходе из огнетушителя в космический вакуум газ будет иметь весьма внушительную скорость:

V = ⎷ [(2 * 1000 / 44) * (1,3 / (1,3 — 1)) * 8,3 * 300] ≈ 2200 м/c

Воспользуемся теперь формулой Циолковского — она описывает скорость, которую развивает летательный аппарат под действием тяги ракетного двигателя:

V = I * ln (M1/M2),

где I — удельный импульс двигателя (огнетушителя), M1 и M2 — начальная и конечная масса Сандры Баллок, до и после использования огнетушителя таким нецелевым образом.

Если верить данным сайта Celebrity Measurement, вес голливудской звезды составляет ровно 50 кг. Добавим полную массу огнетушителя (6,8 кг) и американского скафандра EMU (49,4 кг в базовой комплектации) — общая масса составит 106,2 кг. Объемами и формами кинозвезды в отсутствие воздуха можно пренебречь. Несколько упрощая, можно принять удельный импульс (I) равным скорости истечения газа, которую мы подсчитали выше. Тогда получаем:

V = 2200 * ln (106,2 / (106,2 — 2,1)) ≈ 44 м/с

Итак, по нашим примерным расчетам, у человека габаритов Сандры Баллок в скафандре разогнаться «верхом» на огнетушителе ОУ-3 получится даже чересчур сильно — быстрее 150 км/ч. По крайней мере, в космосе, в вакууме, в отсутствие внешних воздействий, трения и гравитации… Впрочем, и на Земле некоторые достигают довольно значительной скорости: