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从空间站向地球使劲扔出一个鸡蛋,能成功击中吗,过程会是怎样?

  本文基于回答网友类似的问题。
  先说结论:无需成功,想不击中都难,不过不会到达地表。
  这个结论说得似乎有些复杂和绕口。啥叫无需成功,想不击中都难呢?我想表达的是,在空间站高度无论如何扔,这枚鸡蛋都会掉向地球,不存在成功与否。有办法让它脱离地球,才算成功呢。
  又为啥不会到达地表呢?这个意思是说,鸡蛋虽然会掉向地球,但在没有掉到地表之前,就会被烤糊了,烧光了,气化消失了。先说说空间站的运行高度和速度
  不管是中国的天宫空间站还是国际空间站,都在距地表约400公里高空运行,以每秒约7.6公里的速度围绕着地球转圈子。这个速度叫环绕速度,达到这个速度,才不会被地球引力拉下来,也不会脱离地球引力飞往远方。
  一个人在地面跳高,永远也跳不太高,更别说脱离地球引力飘到空中。这就是因为跳高的速度太慢了,如果达到了每秒7.9公里的速度,就能够跳起来不再落下来,就会围绕着地球转圈子。这个速度就叫环绕速度,是飞行器抵抗地球引力,取得平衡的速度。
  根据万有引力定律,引申出环绕速度公式:v= (GM/R)。这里的v就是环绕速度,单位m/s(米/秒);G为引力常量,是两个1kg(千克)物体质心相距1米的引力,约为6.67*10^-11N·m^2/kg^2;M为天体质量,单位kg;R为飞行物与天体质心距离,单位m。
  据此,我们可以计算出在400公里高空的空间站所需环绕速度约为7662m/s,空间站只有一直保持这个速度,才能维持这个高度。如果速度慢下来,高度就会逐渐降低,最终坠入地球大气层烧毁。
  飞行器在太空中飞行,如果没有大气阻力,理论上一直可以保持速度永远飞下去。但在400公里高空,大气虽然已经非常稀薄,却并非真空,因此也还是有阻力的。这样,空间站如果没有动力补充的话,每天速度都会慢下来,而一慢下来就会被地球引力拉拽往下掉。
  据一些资料介绍,如果不用动力提速,空间站每天要掉落100~150米。空间站在设计时就考虑了这个问题,会用自带火箭发动机助推提升速度,一直保持环绕速度。因此,任何空间站每年都要耗费燃料数吨,这些燃料需要用飞船定期补充。
  空间站的太阳能电池板,也能提供部分动力,但一般只用于空间站设备运行的需要。这也是空间站不能飞得太高的缘故,否则维护和运营费用就会更高。再说说空间站的坠落
  当空间站报废后,不再提供燃料提升速度和轨道,空间站就会坠落到大气层烧毁。由于空间站体量巨大,有些部件不一定能够烧完,这样残留的部件就会掉落到地球上。
  为了防止这些残骸掉落到人员稠密地区造成人身财产伤害,废弃的空间站还要保留一部分燃料,在其坠毁前让地面指挥中心遥控指挥,调整设定坠落地点,尽量让其坠落到空旷的沙漠或海洋中。
  前苏联的和平号空间站坠毁就是个例子。这个空间站从1986年开始服役,1999年8月28日正式退役,从这天起,和平号就进入无动力自生自灭状态。由于没有了动力支撑,和平号的轨道逐步降低,终于在2001年3月20日坠入大气层焚毁,其残骸坠毁在南太平洋指定区域。
  在和平号空间站坠毁前,地面控制人员启动了空间站预留的燃料,通过三次点火制动,实现了主动坠毁到预定海域。如果让其自生自灭坠毁,可能还会在天上一段时间,坠落地点就不可控了,如果坠落到大城市人口稠密地区,造成的伤害就不可估量了。
  现在,国际空间站也已经年老体衰了,美国NASA也开始考虑如何让其寿终正寝的问题,估计几年后,也将采用和平号空间站的方式安葬。现在来说说那个被扔出空间站的鸡蛋
  看了空间站的归宿,大概就知道了这枚鸡蛋的结局了。
  其实,在空间站扔出一个鸡蛋并非易事,需要经过一系列复杂的开启舱门方式,宇航员全副武装地穿着防护服出舱,才能够扔掉这枚鸡蛋。国际空间站和我们的天宫空间站都在电视里介绍过宇航员出舱过程,因此大家对宇航员出舱的过程应该都有了解,实在是一个很麻烦的过程。
  穿着笨拙宇航服的宇航员根本无法使出很大力气,而且鸡蛋是个易碎品,拿出来时还要小心翼翼。因此,无论他或她怎么使劲,扔出去的这个鸡蛋速度不可能会很快,这样,加速度基本可以忽略不计,也就完全可以排除这个鸡蛋达到脱离地球引力的速度。
  脱离地球引力的速度叫逃逸速度,遵循逃逸速度公式:v= (2GM/R)。根据这个公式计算,在太空站高度,逃逸速度约为10836m/s,只要不达到这个速度,终究都会被地球引力拽下。
  因此不管宇航员是往前还是往后,往左还是往右,向上还是向下扔,这枚鸡蛋的运动速度都会和空间站差不多,保持每秒7662米左右的速度,依然围绕着地球转圈圈。但鸡蛋没有了动力支撑,在细微的空气阻力下,速度会慢慢降低,高度也就慢慢降低。
  这枚鸡蛋在太空会经历冷热两重天的煎熬,早就生不生熟不熟了。当没有阳光时,温度降到零下100多摄氏度,冻得梆硬;当阳光照射时,温度瞬时上升到100多摄氏度,煮得烂熟。希望它不会爆裂。(欢迎各位讨论到底会不会爆裂)
  这枚鸡蛋就这样在地狱般的煎熬中孤独地飘荡几年。随着高度的降低,大气的密度会越来越高,其轨道下坠速度也会越来越快。两三年后,这枚鸡蛋到达距地表100公里高度时,依然保持着每秒约7公里的速度,这个速度与浓密的大气碰撞摩擦,就会越来越热。
  当到达约80公里高度时,温度会上升到1000 以上,鸡蛋迅速被烤糊烧焦,最终剧烈燃烧起来,化为一道亮光。
  如果是漆黑的夜晚,恰好你又在它的下面观看,就会看到一闪而过的光流。地球上每天都有成千上万颗小的流星消失在大气层,这枚鸡蛋也将成为它们中的一员。
  它击中地球了,但它无法到达地表。这就是这枚鸡蛋的命运,你相信吗?欢迎讨论,感谢阅读。
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