从国际空间站把东西运到地球很简单,你只需把东西从门里扔出去——早晚有一天,它会掉到地球上。在国际空间站的高度,还有一点点大气层,虽然很少,但足以产生一些阻力。这股阻力迟早会让东西的速度慢下来,落入越来越低的轨道,最终掉进大气层并燃烧(通常来说)。
宇航员会时不时地一不小心给地球寄个快递。在国际空间站上工作时,宇航员已经失手掉下了各种各样的东西,包括钳子、相机、工具包等。扔出门的快递面临的命运,和历年来那些从国际空间站飘走的物件一样。它会脱离轨道,进入大气层。
这种货运方式有两大问题:第一,你的快递在抵达地面前就会在大气层里烧毁;第二,就算没有被烧毁,你也不知道它会掉在哪里。要想让你的快递送达,你先得把这两个问题解决掉。
首先,让我们看看怎样才能让快递完好无损地抵达地面。
东西进入大气层时,通常都会烧起来。因为轨道上的一切东西运动速度都太快了。当物品以高速撞到空气时,空气被压缩、加热,变成等离子体,通常会把东西熔化或汽化。
为了防止航天器被摧毁,我们会在前面加上隔热盾。我们也会把隔热盾造成特殊的形状,这样能在冲击波和航天器表面之间形成空气缓冲层,以防最热的等离子体碰到航天器本体。
撞上大气层后,物体的命运取决于它的大小。非常大的物体,具有足够大的惯性击穿大气层并砸到地面上。
小的物体,个头不足以击穿大气层,撞到大气层时,温度会升高解体或直接蒸发。即使挺过来,也会失去轨道速度,在阻力和重力平衡后,以稳定的速度垂直掉到地面。
为了在下降过程中保护你的快递,你也可以加个隔热盾。接下来,你只需要调整下快递的状态,保证它朝向正确——隔热盾在前,快递在后,就可以送它上路了。你也可以为快递加个降落伞来完成最后的降落,但如果你寄送的东西很轻或者很结实,比如袜子、纸巾,那么就算它掉到地上,可能也不会有什么损坏。
从国际空间站上抛出来的快递会绕地球飞好多圈,然后逐渐下降,其最终的着陆点基本无法控制。要想提高快递投递的精准度,只需要用力扔一把。使劲扔可以让快递更快地落到大气层里,不用等大气阻力以不可预测的方式让它的轨道慢慢下降。令人惊讶的是,正确的方式并不是把快递往下朝着地球扔。相反,你应该往空间站运行方向的后方扔。如果你朝下扔,它还会以足够快的前进速度留在轨道上,只不过是个稍微不同的轨道。你要做的,是让它减速。
快递扔得越快,着陆点就越精准。国际空间站运行的速度接近8千米/秒,幸运的是,你不需要把快递扔那么快。在国际空间站这个高度,只要能把轨道每秒的速度减少100米,就足以让你的快递以向下约1度的角度落入大气层。
不幸的是,把一个东西以100米/秒的速度抛出很难,就算是最好的棒球投手也没有突破50米/秒的投球速度。
实际上,不管你扔得多快多准,湍流和风的随机性都会让落点距离目标有几千米的误差。
2001年3月,“和平号”空间站即将重入大气层。人们预测它的大部分會烧掉,但一些大件的模组有可能抵达地面。俄罗斯地面指挥中心的规划者想算准时间,让它落在太平洋无人居住的小岛上,但没人知道它到底会落在什么地方。
你可能没法把快递瞄得很准。但不要绝望,这不是说无法送达!你只需要好好考虑一下上面的地址怎么写。
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