太空行走时,如果宇航员将扳手扔向地球,扳手会重新进入地球吗?

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太空行走时,如果宇航员将扳手扔向地球,扳手会重新进入地球吗?

如果不采取任何预防措施,包括国际空间站本身在内的一切都会重新进入大气层并燃烧殆尽,因为即使在国际空间站轨道的高度,由于分子氧的存在,仍然会有一些轻微的大气阻力。国际空间站本身必须保持位置并重新升入大气层,以防止轨道衰变到重新进入大气层的程度。

但这并没有真正回答你心中的问题。所以我们忽略这一点的大气阻力。让我们严格地从轨道力学的角度来回答它。

你在国际空间站外面,把一个物体“向下”扔向地球。你看着它远离你,远离国际空间站,朝着地球移动,直到它离开你的视线,太远而看不见。你在问的是“它是否一直朝着地球移动,远离你和空间站,直到撞击到更厚的大气层并燃烧殆尽?”

答案是否定的。

记住,你和国际空间站以及物体都在轨道上,你不是静止的漂浮在地球上面,地球在你下面旋转(尽管从你的参照系来看是这样)。你正以每小时17500英里的速度横向移动。国际空间站也是,你要扔的东西也是。这就是轨道速度。

当你把物体抛向地球时,它仍然有17500英里/小时的侧向运动——你只是在它的运动中增加了大约50英里/小时的径向向内矢量。这几乎没什么。

你所做的是在径向上给予推力。这个矢量中的任何推力都会使轨道偏离产生推力的轨道的点。让我们假设国际空间站在200英里高空的一个完美的圆形轨道上(它不是,但我们假设)。你所做的是稍微降低轨道在你前面四分之一处然后稍微抬高一点在你后面四分之一处。所以现在不是完美的圆形轨道在200英里,你扔向地球的工具仍然在一个轨道上,但是一个略椭圆的轨道大约是202×198英里。它仍然在轨道上,没有向地球移动,并在大气层中燃烧。

现在从你的角度来看发生的事情是当工具移动到它在轨道中较低的点时,它加快速度,变得更快,在国际空间站前面移动当它向地球较低的方向移动时。当它到达轨道上的高点时,速度会变慢,失去速度,落在国际空间站和你的后面。它在前进和后退的过程中,看上去仍然像在国际空间站上下摇摆。轨道的周期(时间完成一个完整的轨道)会略有改变,不是完全相同的,所以即使这个工具将返回相同的点在它的轨道,当你把它,它不会到达那个点在同一时间作为国际空间站达到相同的点在它的轨道。最终,工具和国际空间站将在各自的轨道上分开,尽管两种轨道几乎完全相同。这也是为什么一堆来自碎片的粒子最终会散开形成一个围绕行星的环,而不是留在一起围绕行星运行的一团。

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