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科学|大气层能使一艘失控的宇宙飞船减速吗？( 二 )


在流星雨中撞击地球的大多数流星的质量与这些航天器的质量相当:总质量在0.1克到10克之间 。 然而 ， 流星的动能大小与流星的质量成正比 ， 也与它在大气中速度的平方成正比 。 这些流星移动速度很快:大约在每秒20到110公里 ， 通常在不到一秒的时间内就会在大气层中燃烧殆尽 。 在一场漫长而壮观的流星雨的过程中 ， 你可能会在一个晚上看到数十甚至数百个这样的火红条纹 。

科学|大气层能使一艘失控的宇宙飞船减速吗？
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现在我们来看看航天器:质量相当 ， 但速度大约是一般流星的1000倍 。 这意味着 ， 就动能而言 ， 它需要处理和消散的能量大约是典型流星的100万倍 。 一颗行星被以60km /s速度移动的1克宇宙飞船击中 ， 将会经历与一颗以60km /s速度移动的1吨小行星击中相同的灾难性后果:地球上每十年才会发生一次这样的情况 。

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在这么高的速度下 ， 航天器材料本身会变成等离子体 ， 上面的原子与分子的电子会被剥离 。 如果宇宙飞船像预想的那样薄且展开 ， 它将在几微秒内解体 ， 这是件好事 ， 因为它从类似地
【科学|大气层能使一艘失控的宇宙飞船减速吗？】球的大气层顶部到地面只需要大约1000微秒 。

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如果你想让你的飞船保持完整 ， 减速的最佳希望就是在你的目的地有相同类型的激光阵列 ， 其准备为你的飞船提供最初加速它的相同频率的光 。 我们已经在设计材料方面取得了卓越的成就 ， 这些材料可以反射99.999%的特定频率的光 ， 这就是为什么激光帆的概念是可行的 。 但如果你遇到的不是这个频率的光——包括任何其他形式的辐射或相关的物质——你会吸收大量的能量 。 在这样的速度下 ， 那就意味着解体 。 所以 ， 亚历克斯 ， 我很遗憾地告诉你和你爸爸 ， 是的 ， 大气阻力会让你的宇宙飞船稍微慢下来 ， 但它的运行方式会导致一场大灾难 ， 它会彻底摧毁你宇宙飞船上的所有东西 ， 甚至是单个的原子本身 。
作者：Ethan Siegel Senior Contributor
FY：Brandon
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