Что будет, если запустить бумажный самолетик с МКС? Ученые провели эксперимент

Иногда в жизни возникают глубокие вопросы, требующие ответа. Каков смысл существования? Одиноки ли мы во Вселенной? И что произойдет, если бросить бумажный самолетик с борта Международной космической станции? К счастью, на последний, казалось бы, детский вопрос теперь есть научный ответ.

Группа исследователей из Токийского университета решила всерьез изучить «динамику космического самолетика-оригами при входе в атмосферу Земли». Они не просто теоретизировали, а создали подробную компьютерную модель и даже провели реальные испытания в аэродинамической трубе.

Для начала ученые смоделировали запуск обычного бумажного самолетика, сложенного из листа формата А4, с высоты орбиты МКС — около 400 км. Начальная скорость самолетика была такой же, как у самой станции — 7,8 км в секунду. Может показаться, что такая скорость мгновенно разорвет хрупкую бумажную конструкцию, но на такой высоте атмосфера слишком разрежена, чтобы причинить вред.

На протяжении большей части своего спуска, с 400 до примерно 120 км, самолетик, согласно моделированию, летит относительно стабильно. Из-за своего низкого баллистического коэффициента — меры способности преодолевать сопротивление воздуха — он быстро теряет скорость и снижается до отметки в 120 км всего за 3,5 дня.

Но именно на этой высоте все меняется. Плотность воздуха резко возрастает, и здесь начинается самое интересное. Симуляция показала, что на высоте около 120 км самолетик входит в неконтролируемое штопорообразное падение, знакомое каждому, кто когда-либо запускал подобные конструкции. Он теряет всякую стабильность и начинает беспорядочно кувыркаться.

Но долетит ли он до земли? Увы, нет. Моделирование и последующие эксперименты показали, что огненная участь ему обеспечена. Чтобы проверить это на практике, ученые не ограничились компьютерной моделью. Они построили реальный бумажный самолетик (правда, с алюминиевым хвостом для стабильности) и поместили его в гиперзвуковую аэродинамическую трубу.

Модель в масштабе один к трем подвергли воздействию ветра, дующего со скоростью 7 Махов (в семь раз быстрее скорости звука) в течение семи секунд, имитируя условия входа в плотные слои атмосферы. Эксперимент не пощадил конструкцию. Нос самолетика загнулся назад, но, к чести бумаги, он не развалился на части.

Однако на носу и кончиках крыльев появились явные следы обугливания. Это стало неопровержимым доказательством: если бы эксперимент продлился дольше, бумажный самолетик неминуемо сгорел бы дотла.

Казалось бы, зачем тратить время и ресурсы на такой, на первый взгляд, легкомысленный эксперимент? На самом деле, у него есть серьезная научная подоплека. Подобные легкие, планирующие конструкции могут быть использованы в будущих космических миссиях. Например, для исследования атмосферы Венеры или для создания дешевых, одноразовых платформ для наблюдения за Землей, которые после выполнения своей задачи полностью сгорали бы в атмосфере, не оставляя космического мусора. Так что иногда наука — это не только исследование, но и вдохновение, рожденное из простого детского вопроса.