纸飞机撞地球.docx

首先请回答一个问题。从在高度约400km的轨道上运行的太空站向地球放飞纸飞机时，纸飞机最终会怎样？请从下面三个选项中选出答案。 （1） 进入大气层时被烧毁 （2） 消失在宇宙太空 （3） 保持纸飞机的形态返回地球 正确答案为（3）。证实这一答案的日子一天天走近我们。日本折纸飞机协会、东京大学及日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）等目前正在共同推进“折纸飞机从太空返回地球的项目”。目的在于制作出从快速放飞时可返回地球而不会烧毁的“超级纸飞机”。这种超级纸飞机已制作完成。目前正在与有关机构协商，将这种纸飞机带上航天飞机上，由日本宇航员放飞。 再请回答第二个问题。为了使超级纸飞机返回地球时不会被烧毁，在设计上有两个要点，这两个要点是什么？这一问题的提示可在右图中找到。图中的纸飞机与将从宇宙放飞的纸飞机相同。它是用一张A2尺寸的纸折叠而成，长380mm，宽220mm，重量为29g。 纸飞机由日本折纸飞机协会、东京大学及JAXA提供答案隐藏在纸飞机的“形状”和“材料”之中。 首先是形状。超级纸飞机模仿了航天飞机的形状。这本身并无特别之处，秘密在于质量和机翼表面积的关系。要使物体从宇宙降落并防止其在进入大气层时燃烧 （也即避免温度升高至一定程度以上），需要充分控制速度。具体而言，就是采用了减小“弹道系数”的设计。该系数与质量成正比，与空气阻力系数（Cd值）和 表面积成反比，因此只要减轻重量，增大表面积就有可能不燃烧。尽管如此，纸飞机是从位于约400km高空的太空站放飞的。太空站以高达7.9km/s左右的速度绕地球飞行，因此纸飞机的初始速度为7.9km/s。即 使减小纸飞机的弹道系数，由空气摩擦及隔热压缩产生的热量会是纸飞机表面温度有一定程度的上升，因此，若是普通纸就会被烧毁。 正当2007年项目组开始认为“到底还是不行”时，项目组结识了一种材料。这就是由横滨市的新年饰品制造商开发的“超越纸”。这种纸以烷氧基硅烷 （Alkoxysilane）溶液为起始原料，采用Sol-Gel法在普通纸张上涂布一层具有硅氧烷结合构造的薄膜制造而成。虽说是纸，却拥有出色的耐热 性及防水性。即使温度达到二百几十摄氏度这种纸也不会燃烧。这样“纸飞机的弹道系数为0.5kg/m2时可满足要求”（参与开发工作的东京大学研究生院教授铃木真二）。模拟仿真的结果，飞机的质量和形状就被确定成本文提到的那样。计算结果显示，降落至100km左右高空时纸飞机的速度可减至5km/s（图1）。图1：纸飞机速度和高度的模拟结果以7.9km/s的速度从约400km高的太空站降落至近100km高空。当空气浓度增加、逐渐受到空气阻力影响时会减速，预测结果显示，降落至100km高空时会减速至5km/s。以这样的速度进入大气层，纸飞机真的不会燃烧吗？2007年12月和2008年1月，项目组在东京大学柏校区使用“极超音速高焓风洞”进行了实验（图 2）。对80mm长的航天飞机型纸飞机施加了10秒钟的7马赫（在70km高空相当于6km/s左右）高速流（气流动压约为8kPa，驻点温度约为 200），结果纸飞机并未燃烧或受损。这一瞬间，超级纸飞机的“实力”获得了证实。图2：极超音速高焓风洞实验利用极超音速高焓风洞，可在实验室产生1500m/s的超高速流和最高1500的超高温流。通过将压缩空气瞬间灌入真空罐内，使其产生高速流。为了产生 7马赫的高速流，实验通过使高压空气升至高温增加了流势。照片下部为纸飞机周围气流的观测结果。但是，通过这种方式制作的超级纸飞机同样存在缺陷。那就是返回地球时，既不能控制降落地点，也不能让纸飞机自动通知着陆点。图3便是弥补这一缺陷的无奈之举。用10种语言在纸飞机上写明“请拾到者通知JAXA”。 图3：纸飞机底部“这架纸飞机是从宇宙返回地球的。请捡到者通知JAXA或日本宇宙航空研究开发机构”。这句话用