Именно такой вопрос поступил недавно мне на почту. Отвечая на этот вопрос, хотелось бы отметить, что запуск объектов с орбиты МКС на Землю - это задача, которая далека простой, несмотря на первоначальное впечатление. Средняя скорость МКС на орбите составляет 7,66 км/с, а высота орбиты равна 408 км.
Вследствие такой скорости станция находится в состоянии постоянного свободного падения, при котором она постоянно движется в направлении Земли, однако из-за большой горизонтальной скорости она все время "промахивается" мимо планеты за горизонт.
Любой объект, сброшенный с МКС, будет иметь ту же начальную скорость, что и сама станция, плюс скорость, которую ему придали при броске. Если бумажный самолётик будет брошен в направлении, противоположном орбитальному движению МКС, его скорость немного уменьшится.
Уменьшение скорости приведет к тому, что объект перейдет на более низкую орбиту. Чтобы самолетик с МКС упал на Землю, необходимо снизить его скорость на 80-90 м/с, тогда он сможет значительно снизить свою орбиту и начать взаимодействовать с верхними слоями атмосферы, что приведет к постепенному замедлению и в итоге - падению через несколько месяцев.
Для того чтобы самолетик, запущенный с МКС, упал на Землю в течение нескольких дней, необходимо снизить его скорость примерно до 7,5 км/с, что составляет сокращение на 160 м/с. Таким образом, его орбита пройдет через более плотные слои атмосферы, и он быстро достигнет поверхности Земли.
Во время падения к плотным слоям атмосферы самолетик потеряет еще некоторую скорость за счет трения о разреженные воздушные частицы, однако она все равно останется существенной. Конкрретное значение, на которое самолетик сможет сбросить скорость, зависит от множества факторов, однако в любом случае его скорость будет измеряться километрами в секунду. На таких скоростях трение об атмосферу будет очень сильным, и самолетик сгорит уже при входе в плотные слои.
Но что произойдет, если использовать более прочные материалы для создания самолетика, например, пластик, железо или керамику? Фактически любой объект, который может гореть, неизбежно воспламенится при пролете через атмосферу, а те, которые не подвержены горению, будут нагреваться и плавиться, распыляя частицы своего вещества. Это означает, что пластиковый самолетик также сгорит, а железный расплавится и превратится в мельчайшие частицы в атмосфере.
Поэтому космические корабли обшиваются негорючими и тугоплавкими материалами, чаще всего специальными керамическими составами. Эти материалы имеют низкую температуру плавления и очень высокую теплоту плавления.
Интересно отметить, что японское космическое агентство JAXA планировало провести эксперимент, в рамках которого около 100 самолетиков, изготовленных из специальной тугоплавкой керамики, были бы запущены с МКС для демонстрации реалистичности спуска с орбиты путем планирования. Однако из-за финансовых трудностей этот проект не был реализован.
Таким образом, для успешного прохождения через атмосферу и достижения Земли самолетик должен быть изготовлен из специальной керамики. Однако из-за высокой скорости и сравнительно большой массы он не сможет плавно спланировать и, вероятнее всего, разобъется при столкновении с поверхностью Земли.
Ставьте палец вверх и подписывайтесь на канал, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!