Что будет, если запустить бумажный самолетик с МКС? Японские ученые выяснили
Иногда наука отвечает не только на вопросы о смысле жизни и природе Вселенной, но и на менее серьезные, но не менее увлекательные загадки. Например: что произойдет, если выбросить бумажный самолетик из Международной космической станции? Японские ученые решили проверить это и выяснили немало интересного о полете простого листа бумаги в разреженных слоях атмосферы Земли.
Исследование провели аэрокосмические инженеры Максимильен Бертэ и Кодзиро Судзуки из Токийского университета. Их задача звучала просто: смоделировать поведение бумажного самолета, сделанного из стандартного листа A4, если его отпустить с высоты орбиты МКС — примерно 400 километров над Землей. На деле же ученые учли десятки факторов: от формы самолета до плотности воздуха на разных высотах.
Первым делом они создали цифровую модель бумажного самолета, а потом «запустили» ее с орбитальной скоростью — около 7800 метров в секунду. Несмотря на бешеную скорость, на высоте 400 км сопротивление воздуха почти отсутствует, поэтому на начальном этапе самолетик не разрушается.
Большую часть пути вниз, от 400 до 120 километров над Землей, модель вела себя предсказуемо. Причина — очень низкий баллистический коэффициент. Это параметр, который показывает, насколько хорошо объект преодолевает сопротивление воздуха. У бумажного самолета он низкий, поэтому торможение начинается рано, и спуск происходит относительно медленно: путь до 120 км занимает около 3,5 суток.
Однако на высоте примерно 120 километров воздух становится плотнее, и это меняет все. Самолетик теряет устойчивость и начинает вращаться: так же, как это часто происходит с обычными бумажными моделями, которые неудачно запустили. Это «кувыркание» в атмосфере делает полет непредсказуемым. Дальше модель уже не может сохранять направление, и в итоге начинает разрушаться.
Чтобы проверить это на практике, ученые изготовили уменьшенную копию бумажного самолётика в масштабе один к трем. В носовой части они добавили алюминиевую пластику, придающую конструкции прочность. Эту модель они протестировали в гиперзвуковой аэродинамической трубе Kashiwa при скорости, соответствующей примерно 7 Маха — это около 8500 км/ч. Самолетик выдержал всего 7 секунд. За это время его нос загнулся назад, а кромки крыльев начали обугливаться. Еще немного и модель бы сгорела.
Сложно говорить об адекватности условий опыта поставленным условиям, поскольку самолетику требуется пройти весь диапазон скоростей от 25 до 0 Махов и высот от 120 до 0 километров. Тем не менее, в этих простых экспериментах есть практический смысл. Ученые хотят использовать похожие легкие, устойчивые и недорогие конструкции в научных миссиях. Например, можно запускать такие «самолетики» в атмосферу Венеры или использовать для наблюдений над Землей. Главное, что в конце они полностью сгорят в атмосфере, не оставив мусора.
Самое популярное
