版權歸原作者所有,如有侵權,請聯係我們(men)
這得看如何定義(yi) 這個(ge) “太空”。
科學界的普遍共識是,大氣層以外的整個(ge) 空間被稱為(wei) 太空。大氣層一般分為(wei) 5個(ge) 層次,從(cong) 海平麵算起,約10km高度以下為(wei) 對流層,10km~40km為(wei) 平流層,40km~80km為(wei) 中間層,80km~370km為(wei) 熱成層,370km以上為(wei) 電離層(外大氣層)
地球大氣層空氣有75%的質量存在於(yu) 對流層,97%的質量在平流層以下,在1.6萬(wan) km還有空氣存在,10萬(wan) km高度還有空氣粒子,最新研究認為(wei) ,在距離地球60萬(wan) km的距離,仍然有地球大氣粒子存在。因此地球大氣層沒有一個(ge) 明顯的分界,這個(ge) 大氣層以外在哪裏呢?
但國際航空聯合會(hui) 定義(yi) 了一個(ge) “卡門線”,即距離地球海平麵100km(千米或公裏)的高度。人們(men) 一般把這個(ge) 高度作為(wei) “太空”的最低高度,那裏的空氣密度隻有海平麵的30萬(wan) 分之一,在這個(ge) 高度以下不能稱為(wei) “太空”。而人造衛星類航天器,一般最低運行在熱成層以上,那裏的空氣密度是海平麵的千億(yi) 分之一以下。如果按照這個(ge) 定義(yi) ,迄今為(wei) 止,還沒有一個(ge) 人類敢在所謂“太空”跳傘(san) 。
跳傘(san) 的基本條件
所謂跳傘(san) ,就是在一定高度,包括乘飛機、氣球等航空器,或者從(cong) 山頂懸崖、高層建築等高空跳下,並借助空氣阻力撐開降落傘(san) ,在開傘(san) 前後完成各種技巧動作,最終利用降落傘(san) 緩衝(chong) 減速,降落到地麵的一種運動。
從(cong) 這個(ge) 運動的基本過程和要求來看,其主要依托的是重力和空氣。重力是來自於(yu) 地心的引力起著對跳傘(san) 者的拉拽作用,讓其下落速度越來越快;而空氣的作用是增加跳傘(san) 者的阻力,加上降落傘(san) 打開後的增強阻力作用,最終達到一個(ge) 重力與(yu) 阻力的平衡,讓跳傘(san) 者安全落地。
在太空,空氣已經十分稀薄,空氣阻力幾乎沒有或者說十分微弱,因此如果在太空跳下,將失去空氣阻力,也無法開傘(san) ,物體(ti) 隻能以自由落體(ti) 方式下墜,是沒有辦法開展跳傘(san) 活動的。
現在一些號稱的“太空跳傘(san) ”,實際上並非在卡門線以上的太空,而是在對流層,最多在平流層進行的活動。因此嚴(yan) 格意義(yi) 上來說,這類跳傘(san) 活動不能叫做“太空”跳傘(san) ,隻能叫高空跳傘(san) 。
超高空跳傘(san) 的世界記錄
人們(men) 把世界上幾個(ge) 最高空跳傘(san) 記錄稱為(wei) “在太空邊緣的跳傘(san) ”,這隻能是勇敢者遊戲,沒有過硬的技術和強大的心理支撐是不可能嚐試的。
1960年,美國空軍(jun) 上校喬(qiao) ·基廷格創造了從(cong) 31300米高空跳傘(san) 記錄,被譽為(wei) “平流層跳傘(san) 之父;2012年,奧地利極限運動員菲利克斯·鮑姆加特納創造了39045米高度跳傘(san) 記錄,這次下落速度最高達到377.12m/s,突破音速340m/s;2014年,前穀歌副總裁阿蘭(lan) ·尤斯塔斯從(cong) 41400米高空跳下,再次刷新跳傘(san) 高度世界紀錄。
在這種高度跳傘(san) ,完全不是我們(men) 想象的那種常規跳傘(san) 了,因為(wei) 在這個(ge) 高度,空氣密度隻有海平麵的1~3%,氣壓隻有海平麵的千分之一,體(ti) 感溫度低至-50℃,如果沒有保護或者普通保護的常規跳傘(san) ,那跳傘(san) 者必死無疑。
首先在這樣的高空空氣密度不具備撐開降落傘(san) 的阻力,隻能以自由落體(ti) 方式下墜,速度極快,會(hui) 導致身體(ti) 過載;其次沒有空氣,無法呼吸;再次,極低的氣壓會(hui) 導致體(ti) 內(nei) 氣體(ti) 膨脹,體(ti) 液沸騰;再再次,被低溫凍死。
因此以上幾位挑戰者在這個(ge) 高度跳下,必須身穿保溫保壓供氧的太空服,身體(ti) 還要能夠耐受極高加速度過載。
飛機是無法飛到這麽(me) 高的,因此這幾位跳傘(san) 者都是乘著氦氣球上去的。尤斯塔斯乘坐的氦氣球沒有像以往兩(liang) 次那樣吊著一個(ge) 維生係統的太空艙,而是將自己的身體(ti) 直接吊在熱氣球上升空的。不過他穿著一套帶有維生係統的特製太空衣,當氣球升到預定高空後,他自己剪斷吊著他的繩索,以自由落體(ti) 落下。
尤斯塔斯在高空自由落體(ti) 的時間維係了4分半鍾,期間最高速度達到357.64m/s,超過音速,但似乎沒有超過菲利克斯的記錄,不過地麵觀測者觀測到了他身上發生的小型音爆。
真正太空跳傘(san) 的後果
如果真的要實現太空跳傘(san) ,就必須到卡門線以上,也就是到達距離地麵100km以上的高空,首先乘坐什麽(me) 飛行器上去就是個(ge) 問題。
氦氣球是采用氦氣比空氣輕的原理,依托空氣浮力不斷上升的,到了40km高空以上,空氣越來越稀薄,幾乎沒有空氣浮力了,氦氣球就無法上升了;而飛機更是依靠空氣動力學上升的,沒有空氣就無法飛行。那麽(me) 隻能依靠火箭或宇宙飛船了。
宇宙飛船要達到7.9km/s的環繞速度,也就是第一宇宙速度,才能夠環繞地球飛行而不被地球引力拉下來。空間在一般飛行在約400km高空,環繞速度需要約7.6km/s,那裏受到的空氣阻力很小,這樣就不需要很多燃料,主要利用慣性維持自己的軌道。
在這個(ge) 高度如果跳下,即便穿了太空服,也必死無疑。因為(wei) 在這個(ge) 高度,幾乎沒有空氣阻力,跳出飛船(或空間站)後,這位跳傘(san) 者會(hui) 以飛船同等速度繼續環繞地球飛行,除非自己的宇航服有足夠的動力裝置,利用反推力將自己主動減速。
當然沒有主動減速也終究會(hui) 被動減速,這是因為(wei) 在那個(ge) 高度還是有那麽(me) 一點空氣阻力的,很可能要圍繞著地球轉幾年後,這位跳傘(san) 者才會(hui) 漸漸降低軌道,最終墜入大氣層。沒有什麽(me) 航天服能夠維持這麽(me) 久的生命,因此這位倒黴的跳傘(san) 者在沒有開傘(san) 之前,早就憋死餓死了。
這具屍體(ti) 在進入卡門線高度以前,降落傘(san) 是完全沒有用的,隻能自由落體(ti) ,速度保持7km/s以上速度。
隨著大氣密度的逐步增加,空氣摩擦激波溫度超過了1500℃,這位倒黴的跳傘(san) 者在沒有進入卡門線時就被燒得連殘渣也不剩了。這裏速度過載和寒冷對這位已經死去的跳傘(san) 者早就沒有意義(yi) 了。因此所謂的太空跳傘(san) 是行不通的,從(cong) 真正的太空跳下來隻能叫作死。
當然,在科幻作品中這種太空穿梭的描述很多,什麽(me) 超人、鋼鐵俠(xia) 、蜂人、蟻人都能夠做到這一點。不過這些都是娛樂(le) ,沒有多少科學內(nei) 核。
如果有太空邊緣跳傘(san) 的機會(hui) ,你願意嚐試嗎?
歡迎掃碼入群!
深圳科普將定期推出
公益、免費、優(you) 惠的活動和科普好物!


