如果你在太空中扔一架紙飛機會發生什麼?
東京大學的宇航工程師通過數值模型和風洞實驗,研究了紙飛機從國際空間站拋出的軌跡。結果顯示,紙飛機會在大約80小時後開始再入大氣層,並在高温下燃燒,但可能以極低成本用於科研。
東京大學宇航工程系的研究人員近日在《Acta Astronautica》期刊上發表了一篇別開生面的論文,回答了一個許多人童年時都好奇過的問題:如果從國際空間站扔出一架紙飛機,會發生什麼?Maximilien Berthet和Kojiro Suzuki兩位工程師採用數值模擬與風洞實驗相結合的方法,對一架標準A4紙摺疊而成的“摺紙太空飛機”從約250英里高度拋出的命運進行了嚴謹的探究。
數值模型綜合了低地球軌道物體的各項物理規律,模擬結果顯示,紙飛機會迅速開始向地球方向移動,但這裏的“迅速”在太空中意味着大約80小時後才會進入稠密大氣層。在這80小時的自由飛行期間,紙飛機將繞地球運行多圈,並且令人驚訝的是,它基本能保持正確的飛行姿態,只是在接近80小時時突然猛烈俯衝。這種飛行軌跡與人們在地球上投擲紙飛機的體驗如出一轍:平穩滑翔一段時間後,最終以災難性的墜落告終。
然而,數值模型僅在75英里高度以上有效,下方的大氣密度急劇增加,使得簡單的數學計算不再適用。為此,研究人員親手製作了真正的紙飛機,並放入風洞中模擬再入環境。在風洞中,紙飛機經受住了馬赫7(約每秒2.4公里)的速度和710華氏度(約377攝氏度)的高温考驗。儘管機頭微微向上彎曲,但整體結構保持完好,甚至產生了激波——這可能是有史以來第一架產生激波的紙飛機。不過,紙飛機邊緣出現了輕微的燒焦痕跡,科學家們不得不承認,在真實再入過程中,紙飛機最終會被完全燒燬。
儘管如此,論文指出:“由於紙太空飛機的製造成本極低,可以同時部署多個。”相較於傳統衞星高昂的造價,幾張紙顯然更加經濟實惠。研究人員設想,未來或許可以發射大量紙飛機,每架攜帶小型科研儀器,組成編隊進行聯合科學探測。雖然這一構想聽起來有些異想天開,但正如研究人員所説,只有嘗試才能知道答案。