在探索太空科學的邊界上,一項由東京大學研究者馬克西米利安·貝特與鈴木孝次郎聯手進行的研究,為理解超輕型有機材料在太空環境中的行為提供了新視角。他們的研究成果,聚焦于從國際空間站(ISS)釋放紙飛機的模擬實驗,已在《宇航學報》上發表。
研究者們借助先進的計算機模擬技術和Mach 7超音速風洞測試,詳細描繪了紙飛機在太空中的命運軌跡。在ISS約400公里的高空,由于空氣極其稀薄,紙飛機得以穩定滑翔。其前端加重的飛鏢式設計,確保了飛行過程中的方向穩定性,展現出獨特的空氣動力學特性。
隨著紙飛機下降至約120公里的高度,大氣密度逐漸增大,導致其飛行姿態失控,開始翻滾。最終,在90至110公里的高度區間內,由于空氣摩擦產生的高溫,紙飛機完全燒毀。這一過程中,紙飛機因其極低的質量(僅4克)和小表面積(約0.06平方米),展現出了與傳統航天器截然不同的減速特性。其彈道系數僅為0.2kg/m2,僅為典型衛星的百分之一,因此減速速度更快。
這項研究不僅揭示了紙飛機在太空中的獨特行為,還為太空技術的創新提供了靈感。例如,利用多個紙飛機作為探測工具,可以測繪難以精確建模的高層大氣密度。紙飛機的環保特性和短期耐熱性,使其有望成為衛星合成材料的替代選項,作為減速帆使用,從而有效減少空間碎片的產生。風洞測試進一步驗證了紙結構在極端高溫下的短暫承受能力。