发布时间：2025/8/8 10:00:27 文章来源：互联网 浏览次数：
在太空活动日益频繁的今天，地球低轨道空间变得日益拥挤。由于“稍后再清理”的运行惯例，太空碎片的数量不断增加，人们对凯斯勒效应日益担忧。
所谓凯斯勒效应，是指一个物体在轨道上爆炸或者碰撞可能引发连锁反应，产生更多碎片，碎片进一步撞击其他航天器，最终可能导致轨道空间不可用。这一设想曾被电影《地心引力》形象化呈现，其造成的最严重后果是人类可能被困在地球，无法再进入太空。
为应对日益严峻的太空碎片问题，国际上出现了多种技术探索方向：一种是使用可燃烧的有机材料替代传统金属材料，以减少重返大气层时对环境的污染;另一种是安装可展开的阻力帆，加速退役卫星的轨道衰减，以便快速脱离轨道，在再入大气层的过程中烧毁。近期，一种融合两种理念的“折纸飞机”进入研究视野，它或许为可持续太空探索提供了新的可能。
为验证纸飞机在太空中释放的可行性及行为表现，日本东京大学科研人员设计了一项模拟实验。他们设想将一架由A4纸材稍加改造而成的飞机从国际空间站释放，并模拟其后续轨道衰减、姿态变化及热力学反应。
从空间站释放纸飞机想象图
具体来说，实验所用的纸飞机由铝与纸结合而成，以增强其结构性能。模拟测试结果表明，这种纸飞机在飞行初期表现良好，具有出色的姿态稳定性。研究团队指出，这种飞机在俯仰和偏航方向上都能稳定地指向来流方向，说明它在低轨道稀薄大气中能够被动地保持轨道一致性。
模拟结果显示，纸飞机在释放后轨道迅速衰减，预计可在大约3.5天内进入大气层。在穿越大气层时，风洞测试发现飞机结构只发生轻微变形，不足以造成飞行失稳或拖延进入。
真正的“终点”来自气动加热。据估算，纸飞机将承受高达105瓦/平方米的剧烈加热。虽然纸飞机结构不会立即解体，但这种高温足以导致纸张燃烧或热解。换句话说，纸飞机将在大气层中被彻底烧毁。
尽管纸飞机的结局是焚毁于大气层，但研究团队认为，这种“可抛弃性”恰恰是它的优点。
由于纸飞机对稀薄大气层中的阻力极其敏感，它可以用作被动的大气密度探测器。通过观测其轨道变化，研究人员可以反推出大气密度数据。更重要的是，采集这些数据的任务，在短短数天内就能完成，且成本极低，可以批量部署，还能重复定期投放，实现大范围、同步分布式监测。如果在纸飞机上搭载超薄成像系统等设备，它还有潜力承担低成本轨道拍摄、实验载荷测试等小型科研任务。
这项研究不仅揭示了“纸飞机从空间站扔出去”这一有趣设想背后的科学原理，也展示了太空探索中轻质、环保、低成本的创新方向。或许在未来，像纸飞机这样的极简飞行器，将成为监测地球边缘空间环境的新工具。
文章转载于：中国航天报·飞天科普周刊
