假如在空间站上,使劲向地球扔出一把螺丝刀,能否成功击中地球?

文章图片
【假如在空间站上,使劲向地球扔出一把螺丝刀,能否成功击中地球?】

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

这个问题非常有趣 , 因为这是一个真实的问题 , 不仅宇航员“扔”过“螺丝刀” , 还扔过空间站废弃的大电池 , 最后它们都将坠落于地球 , 只是不同的扔法掉落地球的轨道不一样而已 。
空间站的轨道是一条什么样的轨道?空间站所在的是近地轨道 , 不过无论是近地轨道还是中地球轨道 , 又或者高轨、静止轨道或者同步轨道等 , 它们都有一个相同点 , 也就是在当前轨道上绕行速度产生的“离心力”与当前位置地球对其的引力是相等的 。
各位都知道第一宇宙速度为7.9千米/秒 , 这个算法其实挺简单 , 就是在距离地心6370千米的位置(地表) , 当以7.9千米/秒的速度运行时 , 其圆周速度产生的“离心力”等于地球引力 。 但各位也会发现 , 这里只是地表 , 空气阻力太大 , 因此必须要将它送往更高的高度 。
而太空的标准就是在“卡门线”以上 , 这个高度为100千米 , 但各位一定发现了没有任何航天器在这个高度“飞行” , 因为这里的稀薄大气分子阻力仍然很大 , 因此一般的“近地轨道”至少也得在250千米以上 , 而且这么低高度的轨道仅仅只有地磁调查或者侦察卫星使用 , 并且这些卫星还装载了大量燃料以维持轨道 , 因为空气分子仍然不少 。
一般的空间站轨道高度在400千米左右 , 比如国际空间站和我国的天宫空间站轨道高度都差不大 , 轨道形状大致呈圆形 , 不过国际空间站每年仍然得数吨燃料维持高度 , 因为大气分子的阻力仍然会让国际空间站高度每年有所降低 , 隔三差五就要启动发动机喷一下 , 然后抬升轨道高度 , 要不然不出数年空间站就要掉回地球了 。
国际空间站轨道高度调整空间站内丢出一把螺丝刀 , 它到底会以什么路径回到地球?可以肯定的是从空间站丢出一把螺丝刀 , 大概率会返回地球 , 因为空间站轨道高度大气分子还比较密集 , 阻力比较大 , 因此轨道衰减还是比较快的 , 但从不同方向丢出时候轨迹是不一样的 。
假如要让其最快速度返回地球 , 那么应该朝哪个方向丢出?
总共有四个位置可选 , 朝飞行方向(向前) , 背着飞行方向(向后) , 朝地球方向(向下) , 背着地球方向(向上) , 押宝了 , 各位看看能押对不?
首先来看看向前 , 空间站的轨道速度大约为有7660米/秒 , 向前丢出的螺丝刀 , 假设其为10米/秒 , 那么其速度将为7670米/秒 , 将会获得更大的“离心力” , 那么它将达到更高的轨道以维持平衡 , 不过已经不再是圆形轨道 , 而是会变成当前轨道近地点 , 还有一个加速后的远地点 , 简单的说 , 就是轨道抬升了 。
向后方丢 , 就是减速 , 那么同理就是降低轨道 , 变成当前轨道为远地点 , 还有一个减速后的近地点轨道 。
向下丢 , 合力仍然朝着倾斜轨道 , 那么会变成一个与当前轨道交叉 , 比向后丢近地点略高的的轨道 , 向上丢刚好相反 , 比向前丢远地点略低的轨道 。
三者相比 , 向后丢最快落地 , 向下丢和向上丢应该差不多 , 向前丢轨道维持最久 , 不知道各位猜对了没有 , 所以要是希望它早点落点 , 那么向后丢 , 如果希望它慢点落地 , 那么向前丢 , 如果向前丢出的速度达到4千米/秒左右 , 那么它将脱离地球轨道 , 因为7.6千米+4千米=11.6千米/秒 , 大于地球逃逸速度11.2千米/秒 , 所以它将离开地球不再回来 。
推荐阅读
- 假如存在二维生物,他们如何辨别所处的面是平面还是曲面
- 中国空间站太阳能转化效率30%!美国不服:我换电池
- 在国际空间站中,人类可能受到的伤害
- 2014年上海一桩假富婆包养小鲜肉引发的荒唐伦理闹剧
- 国际空间站附近现神秘黄色物体,绝非人类杰作,外星人的粪便?
- 盘点关于月球的3大未解之谜,大家知道几个?究竟是真是假?
- NASA终于宣布国际空间站将坠毁,时间:2031年1月,地点:尼莫点
- 如何给“小”科学家多点生存空间?
- 假设基态能量有一个上限,该上限保证低于第一激发态的能量
- 散伙的前奏,美再危及国际空间站,中国需警惕,NASA自断后路