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在历史上,出现过惊人的一幕,法国飞行员在2000米高空飞行时,发现身边有个小物体在移动,他误以为是昆虫,于是伸手抓住了它,结果发现是一颗德国制造的子弹。
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子弹,是从枪膛里飞速射出去的,具有强大的动能,它身躯虽小,却具有强悍的穿透力。
轻松穿透人体组织,穿透钢板,是二战时期的主要武器。
子弹威力这么大,法国飞行员却能一把抓住,他哪来的神力?
其实,经过物理学分析,他能接住子弹,并不是神力在身,而是机缘巧合。
当子弹和飞行员的运动速度大小一致,方向也相同的时候,伸手抓住子弹,轻而易举。
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速度大小不同,运动方向不在一条直线上,不往同一方向运动,就不会抓住。
此时,如果去抓,就会受伤,这就是相对运动,对于子弹和飞行员来说,两者相对是静止的,没有速度差。
我们在把视线从二战的高空转向太空近地轨道。
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这时候我们会发现宇航员面对太空垃圾,连伸手触碰都是奢望。
这是为什么呢?
在地球300千米以上的轨道中,基本上是真空环境,空气阻力很小很小,任何物体都会以轨道速度高速运行,速度大于等于7.9km/s。
太空垃圾与空间站,宇航员的相对速度往往相差数百米每秒。
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这时候,一片指甲盖大小的铝片,它具有的动能也相当于地面上一辆高速行驶的小轿车撞击墙体的能量。
飞行员能接住子弹,是因为空气阻力和子弹重力让子弹减速,2000米的高空,子弹速度已经慢下来了,跟飞机速度差不多。
子弹和飞机运动方向一致,飞行员与子弹之间处于相对静止状态,这才让抓子弹从神话变成了偶然的现实。
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在太空里没有这样的减速机会。
太空是真空环境,太空垃圾进入轨道,就会以恒定的高速绕地球运转,不会因阻力减速,也不会因重力坠落。
假如宇航员试图伸手触碰一块10克重的太空碎片,相对速度只有100m/s,其产生的冲击力也相当于被一辆摩托车以50km/h的速度撞击。
瞬间,碎片就会击穿宇航服,也有可能会危及整个航天器的安全。
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神舟二十号飞船,就是被直径2mm的太空碎片击中,如今,宇航员在天宫空间站待命,等待返回。
大多数微小的太空垃圾,是我们航天活动的产物。
比如航天器故障爆炸,航天器发生碰撞解体。
产生的这些太空垃圾的运动方向是随机的。
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也就是说,整个地球外围,都会有太空垃圾飘过。
它们跟宇宙飞船的相对运动方向,是随机的。
假如撞向飞船,可以迎面撞来,也可以侧面撞来,根本没有确定的方向。
而且地球引力的扰动,太阳风的推力,都会让这些碎片的轨道不断变化。
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法国飞行员抓子弹时,子弹的轨迹是相对固定的抛物线,还处于肉眼可见的近距离范围内。
太空垃圾就没有这么明显的轨迹了。
再说了,宇航服本身也限制了宇航员的动作。
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厚重的手套让手指难以灵活伸展,舱外活动的时间窗口,也不允许他们冒险靠近高速碎片。
飞行员接子弹是同环境下的物体相对静止,宇航员面对太空垃圾,是真空环境下的高速相对运动。
本质不同,结果自然不可同论耳语。
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