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当小行星在太空中打了一个水漂……

发布日期:2022-12-27 00:00   点击量:2493
大家一定都玩过打水漂吧?能够打个漂亮的多次水漂是一件非常令人兴奋的事。但是你知道吗,除了石头,导弹、载人航天器返回舱甚至是外太空的星星也会打水漂呢!今天就让我们一探究竟。
小行星也喜欢在太空中打水漂
在一定条件下,地球的大气层也可以作为“水面”,让飞行器和一些小天体实现“太空水漂”。中国的探月工程返回舱,就是通过打水漂的方式实现降速进入大气层的。大气层从太空到地面是由稀到稠的渐变,也可以看作一个类似水面的流体界面。由于返回舱的速度非常快,如果垂直于界面进入大气,飞行器可能会由于摩擦发热而烧毁。而如果返回时与大气界面的夹角过小,就相当于在大气上打水漂,有可能无法落地,最终跳出地球范围。为了让返回舱能够既通过打水漂减速,又不被弹走,就需要科学家们进行精密的计算和设计了。
太空里充满了石块和冰块,有些是早期太阳系形成时剩下来的小行星、彗星,有些是小行星撞击行星,溅射产生的石块。这些石块时不时会向地球飞来,很多时候擦肩而过,而有时候也会落入地球大气,形成流星;没有完全烧毁的石块则会落到地面成为陨石。除了这两种情况,这些太空石块也有可能进入地球大气上层,又被弹回太空,就像在地球大气中打了个“水漂”。类比掠过水面的石块和再入大气层的飞行器,要实现这种小行星的“太空水漂”,同样要满足一定条件。
小行星形状通常不规则,有哑铃形、雪茄形。由于YORP效应(由于小行星的形状不规则,恒星的辐射导致小行星产生自转的一种效应)等物理过程的长期影响,小行星通常都在旋转,角速度通常沿转动惯量最大的轴。哑铃形和雪茄形的小行星旋转起来就像竹蜻蜓。和打水漂的石块一样,如果角度合适,小行星就可以被地球大气弹走,完成一次“太空水漂”。不过,由于小行星速度通常非常快,只能在地球大气上层完成一次“水漂”,像水漂高手那样用石块在水面上打出弹跳几十次的水漂,对于小行星来说几乎是不可能完成的任务。
在现实中,人类就曾经观测到小行星的“太空水漂”。1972年曾有一颗小行星在大气层界面上完美地打了一个“水漂”,而没掉落下来。未来,随着观测能力的提升,我们可能会看到越来越多这种“太空水漂”事件。这将为我们了解地球大气的上层和小行星的相互作用提供更多信息。
来源:知识就是力量公众号