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如果你在太空中扔一架纸飞机会发生什么?

东京大学的宇航工程师通过数值模型和风洞实验,研究了纸飞机从国际空间站抛出的轨迹。结果显示,纸飞机会在大约80小时后开始再入大气层,并在高温下燃烧,但可能以极低成本用于科研。

来源Hacker News AI作者: megamike

东京大学宇航工程系的研究人员近日在《Acta Astronautica》期刊上发表了一篇别开生面的论文,回答了一个许多人童年时都好奇过的问题:如果从国际空间站扔出一架纸飞机,会发生什么?Maximilien Berthet和Kojiro Suzuki两位工程师采用数值模拟与风洞实验相结合的方法,对一架标准A4纸折叠而成的“折纸太空飞机”从约250英里高度抛出的命运进行了严谨的探究。

数值模型综合了低地球轨道物体的各项物理规律,模拟结果显示,纸飞机会迅速开始向地球方向移动,但这里的“迅速”在太空中意味着大约80小时后才会进入稠密大气层。在这80小时的自由飞行期间,纸飞机将绕地球运行多圈,并且令人惊讶的是,它基本能保持正确的飞行姿态,只是在接近80小时时突然猛烈俯冲。这种飞行轨迹与人们在地球上投掷纸飞机的体验如出一辙:平稳滑翔一段时间后,最终以灾难性的坠落告终。

然而,数值模型仅在75英里高度以上有效,下方的大气密度急剧增加,使得简单的数学计算不再适用。为此,研究人员亲手制作了真正的纸飞机,并放入风洞中模拟再入环境。在风洞中,纸飞机经受住了马赫7(约每秒2.4公里)的速度和710华氏度(约377摄氏度)的高温考验。尽管机头微微向上弯曲,但整体结构保持完好,甚至产生了激波——这可能是有史以来第一架产生激波的纸飞机。不过,纸飞机边缘出现了轻微的烧焦痕迹,科学家们不得不承认,在真实再入过程中,纸飞机最终会被完全烧毁。

尽管如此,论文指出:“由于纸太空飞机的制造成本极低,可以同时部署多个。”相较于传统卫星高昂的造价,几张纸显然更加经济实惠。研究人员设想,未来或许可以发射大量纸飞机,每架携带小型科研仪器,组成编队进行联合科学探测。虽然这一构想听起来有些异想天开,但正如研究人员所说,只有尝试才能知道答案。