從國(guó)際空間站拋出的紙飛機(jī)能否在飛行中幸存下來(lái)？

有時(shí)，生活中有一些深刻的問(wèn)題必須回答，比如“存在的意義是什么”、“我們?cè)谟钪嬷惺枪陋?dú)的嗎？”或“如果你從國(guó)際空間站扔一架紙飛機(jī)會(huì)怎樣？

幸運(yùn)的是，第三個(gè)問(wèn)題終于得到了解答，因?yàn)楫?dāng)然最終會(huì)有人回答。

一篇新論文來(lái)自東京大學(xué)的 Maximilien Berthet 和 Kojiro Suzuki 著眼于“地球大氣層再入期間折紙空間飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)”–換句話說(shuō)，當(dāng)你把一架紙飛機(jī)扔出國(guó)際空間站時(shí)會(huì)發(fā)生什么。

首先，讓我們回顧一下理解這個(gè)看似簡(jiǎn)單的概念所必需的一些技術(shù)思想。

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折紙?jiān)谌照Z(yǔ)中的字面意思是折疊的紙，在這種情況下，作者決定用標(biāo)準(zhǔn)的 A4 白紙制作他們的紙飛機(jī)。最終結(jié)果看起來(lái)像一個(gè)三年級(jí)學(xué)生會(huì)編造的東西來(lái)惹惱課堂上坐在他們面前的朋友，但空氣動(dòng)力學(xué)建模要多得多。

一旦軟件模型制作完成，就該對(duì)其進(jìn)行測(cè)試了。國(guó)際空間站的軌道高度約為 400 公里（約 250 英里），因此作者決定從該高度發(fā)射飛機(jī)，并以類(lèi)似于國(guó)際空間站本身的速度 - 7800 米/秒。

這個(gè)速度似乎可以撕碎任何紙制的飛機(jī)，但在 400 公里的高度，大氣層的厚度不足以造成太大的破壞......還。

實(shí)際上，大多數(shù)下降回到地面都是這種情況。從 400 公里下降到 120 公里左右的高度，由于缺乏空氣，飛機(jī)保持相對(duì)穩(wěn)定。

然而，由于其低彈道系數(shù)，飛機(jī)下降得非?？?，這是衡量它克服空氣阻力的能力的指標(biāo)。由于其低彈道系數(shù)，飛機(jī)迅速減速，在大約 3.5 天內(nèi)下降到 120 公里。

在滑移側(cè)，低彈道系數(shù)意味著，一旦飛機(jī)進(jìn)入大氣層，它實(shí)際上會(huì)比炮彈之類(lèi)的東西具有更低的終端速度。

不幸的是，它從未飛得那么遠(yuǎn)，因?yàn)楦鶕?jù)模擬，在大約 120 公里的高度，增加的空氣密度會(huì)引起無(wú)法控制的翻滾，基本上將飛機(jī)送入無(wú)法控制的飛行路徑，任何曾經(jīng)做過(guò)這種飛機(jī)的人都熟悉。

但是，當(dāng)您擁有航空航天工程博士學(xué)位并且可以為科學(xué)建造一架紙飛機(jī)時(shí)，為什么還要止步于仿真呢？當(dāng)您可以在大學(xué)校園的超先進(jìn)風(fēng)洞中測(cè)試一個(gè)時(shí)，為什么只建造一個(gè)呢？

答案是你不要停下來(lái)——這就是為什么作者制作了一個(gè)真正的紙飛機(jī)模型（誠(chéng)然有一個(gè)鋁制尾巴）并將其放入東京大學(xué)的柏高超音速和高焓風(fēng)洞中，看看他們的紙飛機(jī)可以承受什么樣的空氣動(dòng)力。

他們的實(shí)驗(yàn)也不輕松。他們的 1/3 模型紙飛機(jī)承受了 7 馬赫的風(fēng) 7 秒，類(lèi)似于實(shí)際再入期間所經(jīng)歷的力。不出所料，這讓紙飛機(jī)的機(jī)頭向后彎曲，但值得稱贊的是，它沒(méi)有解體——至少在那段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有。

機(jī)頭和翼尖也有明顯的炭化跡象，這表明，如果實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得更久，紙飛機(jī)就會(huì)燒毀。

最終，證明這就是將要發(fā)生的事情是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的之一。有很多任務(wù)架構(gòu)可能會(huì)使用類(lèi)似于這個(gè)紙飛機(jī)模型的東西——LEAVES 實(shí)驗(yàn)金星我想到了探索，但也有很多地球觀測(cè)將受益于一個(gè)輕便、穩(wěn)定的平臺(tái)，以便在其使用壽命結(jié)束時(shí)完全在大氣中燃燒時(shí)進(jìn)行收集。

執(zhí)行任何此類(lèi)任務(wù)都需要電子設(shè)備和許多其他附加功能，這將使測(cè)試一架簡(jiǎn)單的紙飛機(jī)的純度復(fù)雜化，而孩子本可以讓它成為一流的。

但有時(shí)科學(xué)既是關(guān)于探索的靈感，也是關(guān)于探索的，本文的結(jié)果提供了兩者的完美結(jié)合。

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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