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太空人在空間站高度使勁向地球扔一把螺絲刀能否成功擊中地球?

2020-03-15知識

大膽,竟然有人400KM高空拋物?

實際上,他們經常使勁往地球扔各種東西:

2017年3月30日 國際太空站50遠征隊扔下去的debris shield bag

2019年12月20日 國際太空站61遠征隊 維修Alpha質譜儀的過程中扔了一塊防護盾

同時各種抽幹的排泄物也會被定期扔出空間站。

在國際太空站上,這種小物件都會逐漸與空氣摩擦軌域高度下降最終墜入大氣層,與大氣摩擦直接燒毀。

即使是國際太空站本站,非週期性升軌的話也是一致在掉高度的 [1]

國際太空站高度變化

不給力啊老師

那我們換個大點的東西是不是就能轟掉個城市什麽的,比如——開國際太空站撞地球?(餵!)

首先,這種沒有經過特殊氣動設計的空間站結構,在大氣摩擦下基本每個艙會解體成若幹個的小塊。

同時,也是由於各個艙體結構沒有設計成像下面兩個大兄弟一樣的樣子,在大氣作用下會各種詭異翻滾,同時沒法保持穩定的軌跡,也就是,你瞄不準一個地方。

看我的鐘型結構
看我彈頭旋轉起來像什麽

最後,即使到了地上,最好的情況也最多像當年哥倫比亞號太空穿梭機失事之後搜集到的殘骸:

哥倫比亞號殘骸(rtheepochtimes.com)

就這?還是不給力啊老師

那?要不咱們也不管氣動啥的了?直接把大氣抽空試試?

沒了大氣也就沒了阻力,接下來就是怎麽讓國際太空站離軌的問題了。然後咱們開動聯盟號飛船推著就把國際太空站往地球砸。

聯盟號飛船的\Delta V 大約是390 m/s ,7噸的聯盟號推動450噸重量的國際太空站能產生約6 m/s 的 \Delta V (這裏存疑,按照聯盟號重量和國際太空站質素比例算的),縱使加上進步號和自身曙光號功能貨艙、星辰號服務艙的燃料,應該也到不了直接把軌域近地點推到0需要的\Delta V :

即使按最省能量的霍曼轉移 [2] 方式:

\Delta v_{1}={\sqrt {\frac {\mu }{r_{1}}}}\left({\sqrt {\frac {2r_{2}}{r_{1}+r_{2}}}}-1\right)

從408km的軌域高度到0,需要的\Delta V 為120m/s。微弱的\Delta V 改變軌域的程度根本不足以把國際太空站推向地球。而只會以一個橢圓軌域繼續無限執行。

好吧,我們開個金手指

采用瘋狂宇宙的神秘力量,國際太空站直接調轉航向,以7.7 km/s 的速度徑直沖向了地球。

重力勢能1.5E12 J,動能12.5E12 J,兩者相加完全不算損耗到地面大約是——

1.4E10 KJ的能量

完全不考慮能量轉換裏做功損耗啥的(實際情況下損耗會挺大的),換算成TNT當量應該大約是——

3千噸當量

對比一下,當年扔到廣島的原子彈當量是1.3萬噸,而目前大家都在手裏握著的核武器以東風5為例,400-500萬噸級。

或者更直觀點,這個3千噸當量什麽概念:

我們把瞄準紐約,造成了半徑1公裏範圍內中度毀傷效果。

當然,前提是需要哼哧哼哧把地球大氣層抽幹凈,同時一路精確瞄準核心區,還不能考慮任何能量損耗(麥克斯韋妖警告⚠️)的前提下,才能做到這樣。

這也太不給力了吧?

是的,就是這麽不給力

我也很無奈

哼哧哼哧算了半天,就這個結果,我也很無奈。

不考慮…… 點個贊同再走唄

同時,祝國際太空站好好地繼續在軌域上執行著吧。

--------------------- 最後的彩蛋 ---------------------

國際太空站的太空人甚至會往外扔衛星,而且也是經常扔,比如我們組的紫丁香一號衛星就是這樣被扔出去的。

紫丁香一號衛星 - 哈爾濱工業大學出品

順便回頭給國際太空站拍了張照:

拜拜了您呢~

參考

  1. ^ Space station sinks to new low — but it’s OK http://www.nbcnews.com/id/17630218/ns/technology_and_science-space/t/space-station-sinks-new-low-its-ok/
  2. ^ Hohmann_transfer_orbit https://en.wikipedia.org/wiki/Hohmann_transfer_orbit