03.02 如果带着降落伞从太空往地球跳,能回到地面吗?

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答案是不能成功地到达地面。

我们假设跳跃者身着宇航服从天宫二号上往下跳。

空间站距离地面高300到400公里,绕地球的平均线速度为每秒7.71公里。相当于20马赫的速度,如果从这里直接脱离太空站,很可能到达不了地面。

空间站的飞行速度是绕地轨道速度,而跳跃者从空间站一跳,也具有这个初始速度,所以,跳跃者只能与空间站越来越远,但却不会降低高度。这样,跳跃者也成为一个与空间站齐飞的卫星,也许数十年之内都不会落到地面上。

在300-400公里的高度上,大气稀薄到几乎没有。跳跃者无论是在空中划动还是别的挣扎,都无法改变自己的飞行状态,想掉转方向都不可能,除非跳跃者的背上带了发动机用以调整姿态。

我们看到宇航员离舱在外,为了防止意外,总是在腰间系根绳子,这对于一个宇航员来说,是非常可怕的事情。

从以脚蹬住太空站向相反方向下窜,直接扑向地球,但是,跳跃者虽然接近了地球,仍以20马赫的速度冲入大气层,大气摩擦产生温度可能会达到1000度以上。如此飞出去约300-400公里,速度会增加到30马赫左右(取决于进入大气层角度),跳跃者需要忍受高达3000度以上的高温,打开降落伞时,发现很快就烧毁了。

如果跳跃者能撑过十几秒钟(流星就是这样),速度就会因为大气阻挡而锐减到音速以内,这时,跳跃者就安全了。

地球上,90%的大气都分布在30公里的高度以内,这也差不多就是坐热气球跳伞的极限高度了。跳跃者差不多以30倍的音速一头扎了进去,可以肯定基本玩完。

如果是从高度为300公里的静止平台上跳下,虽然初速度消失了,但地球的重力加速度仍然存在,稀薄的大气中,减速伞不起作用,坠落速度可能超过5马赫,与空气摩擦的温度仍然非常高。

所以无法跳跃成功。


史海探奇


目前人类跳伞的最高纪录是41419米,由60岁谷歌副总裁在2014年10月创造


根据地面人员测到的数据,跳伞后的最高时速达到了每小时1287.5千米,期间还观测到几次小型音爆,从高空跳下后4分半钟后打开了身上的降落伞,最后总共花了15分钟才到达地面,面不改色心不跳。

虽然4.1万米已经能看到地球的基本轮廓和头顶上漆黑的太空了,但是严格意义上来说4万米其实还在地球大气的范围内,国际上对于太空的最低高度是100千米,只有高于这个高度才能被称为太空,宇航员的飞船一般都在400千米左右的轨道上绕地球飞行。



人类目前跳伞最高纪录是41公里,这个高度还处于地球大气层的平流层之中,平流层的高度是海平面20到50公里,平流层的温度是-53℃,水蒸气和尘埃都非常少。

如果一个人真的从100千米的太空向地球跳伞,他不会立刻掉向地球,而是被地球的引力捕获成为一颗“卫星人”,绕着地球轨道日复一日的飞行,慢慢的在绕地球飞行的过程中被稀薄大气产生的阻力慢慢减速,轨道越来越低,最后以极高的速度掉进地球稠密的大气层中,被摩擦产生的高温给烧成灰。



如果从100千米甚至更高的太空中跳伞就能平安回到地球,那还要飞船的返回舱干嘛?


宇宙探索未解之迷


如果是从太空边缘跳下,是可以回到地球表面的。

事实上也有人曾经冒着生命的危险做到过,而且不止一个。

但是第一个做到的人永远是骄傲。

58年前,一名叫Joseph的美国空军上校接到任务,要让他从距离地球表面31000米的地方(平流层)跳伞,事实上,这也是这位上校自愿接受的任务。

他不忘使命,成功的安全落地,创造了当时的世界纪录,被大家称为“平流层跳伞之父”

然而在他之后的52年里,一直没能有人打破Joseph的记录,直到一个“Born to fly”的年轻人Felix出现。

图:Felix和Joseph的合照

Felix在前辈的基础上,突破了人类的极限,创造了新的世界纪录。

他在距离地球表面39045米处的地方自由落体,这一高度基本是普通民航客机飞行高度的5倍,可以说已经是在太空边缘了!

Felix自由落体的速度最快达到了1357.64千米/小时,换算也就是377.12米/秒。

比声音的传播速度都要快!就相当于是一架人形的超音速战斗机在冲向地球。

在太空边缘最恐怖地方的不是高度,而是一些细微的小事都有可能导致他死亡。例如内脏破裂,眼球凸出,缺氧等等。

关于阿姆斯特朗界线
通常指在高海拔18,900-19,350米以上,由于气压非常低,水的沸点会降低,降低到人体的正常温度37℃沸腾。它得名于美国,德克萨斯州的美国空军航天医学系哈里.乔治.阿姆斯特朗。当高度超过63,000英尺时,水的沸点因低压而降低至37℃,在没有压力衣服的保护下,位于驾驶舱机组人员因失压导致体内的水份会因体温而蒸发,损害肌肉组织和堵塞血液运行。(来自百度百科)

事实上,在他跳下的过程中,的的确确也出现过一个小问题,却险些要了他的命。不过万幸的是,他还是安全落下了。

Felix,他一开始也仅仅是一个极限运动爱好者,无法和专业的飞行员相比。为了这一跳,他整整准备了四年,不间断的各项训练也曾让这个普通人遭受了诸多苦难,还一度让他患上了幽闭恐惧症。

但是,当他站在太空边缘的那一刻,所有遭受过的痛苦都不堪一提。

“Our godness will take care of you.” 随着Joseph通过无线电对他说到

Felix张开双手,跳出了他的“信仰之跃

当他回到地球,激动的他跪在地上,说要拥抱这里的一切。落地那一刻的心情,除了激动,各种复杂的情绪涌入心头,不知道如何表达的他,选择拥抱大地。

Felix:“当我还是小孩子的时候我经常做同一个梦长大后我每个月还是会梦到2、3次我走到了街上,然后我跑着跑着就飞起来了我和朋友们提到这个,他们总觉得我故弄玄虚我就跟他们说,你们等着瞧

SME科技故事


这个要看你对于太空的定义,和你的初始状态了。目前普遍认为距离地面100公里的高度就算太空了,虽然这里还有非常稀薄的大气。这个高度依据是卫星可以在这个高度短暂环绕地球,高度再低,比如90公里,可能一圈都转不完就被减速进入大气了。

人类最高的跳伞记录好像是40多公里的高度。这个高度上天空基本上已经是黑色,能明显看出地球的弧度了。从这里跳下,人会达到音速以上,然后打开降落伞还可以安全落地。

这个状态,人初始速度是从零开始的。如果这个气球用某种手段上升到100公里,初始速度还是零。然后开始下落,下落一分钟,人你的速度就接近600米每秒。这时距离地面可能还剩八十几公里,空气密度就不可忽略了。这是可能需要必要的减速措施了,再不减速空气来不及躲开,脸上的空气被压缩,温度会升高,卒。


而航天器比这个速度快的多,因为人家初始状态不仅仅是在这个高度,还有环绕地球的速度。在轨航天器再入,接触大气层的时候,最理想的低速也是7.9公里每秒左右,除非自己带火箭提前减速,目前还没这样的技术。前面的空气更躲不开,飞船表面升温,进入黑障,通信都会中断。

日本曾经做过几年这样的实验研究,从空间站上往地球扔纸飞机。虽然大部分理论都是在地面和理论上研究的。这些成果可能对今后航天器或者武器再入大气层有所帮助。


蛋科夫斯基


如果题中的太空指的是航天航空意义上的太空,那么穿过大气层时因为速度产生的高温就是一个需要花费不少时间去解决的问题,暂时无法实现。

网络上流传着不少“太空”跳伞的视频,那又是怎么一回事呢?

首先我们回顾一下迄今为止成功的三次“太空跳伞”。

第一次太空跳伞

完成人:美国前空军上校乔·基廷格

完成时间:1960年的8月16日

跳伞高度:31300米

他先是乘坐氦气球到达31300米的高空,然后直接跳下,经历了大概4分钟的自由落体运动。离地面大约5公里时打开了降落伞。全程花费13分45秒,这个高度的记录一直保持到2012年。不过在他乘坐氦气球上升时,右手套加压设备出现了问题,手指肿胀到两倍大。

第二次太空跳伞

完成人: 奥地利人鲍姆加特纳

完成时间:2012年10月14日

跳伞高度:39100米

在完成此次跳伞之前,他曾经试跳过两次,高度分别是21818米和29460米。10月14日,他正式从39100米的高空跳下。在空中他经历了5分30多秒的自由落体,期间最快速度达到了1342公里/小时,甚至超过了音速。

第三次太空跳伞

完成人:前谷歌副总裁尤斯塔斯

完成时间:2014年10月24日

跳伞高度:41425米

这是一次全程搭载GoPro的太空跳伞,这一举动,使人们能够以第一视角感受4万米高空跳伞。这次跳伞的自由落体时间达到了10分钟,时速最高时为1610公里/小时,地面观测人员也同样观测到了音爆。

那么接下来,我们要来了解一下太空的定义:太空是指地球大气层以外的宇宙空间,大气层空间以外的整个空间。物理学家将大气分为5层:对流层(海平面至9千米)、平流层(9~45千米)、中间层(45~80千米)、热成层(电离层,80~400千米)和外大气层(电离层,400千米以上)。而这三次跳伞的高度大概在三万-四万米,还属于比较低的平流层,远远够不上成为太空的标准。正巧避过了较难克服的高温问题,也还远远算不上太空跳伞。

但是为什么一般都称这几次次跳伞为太空跳伞呢,是因为这几次跳伞的环境都比较恶劣,接近人体承受极限,低温,缺氧,失压,稍有不慎就会出现生命危险。

附上跳伞的实况视频,大家可以自己感受一下。

https://www.bilibili.com/video/av3737365/?from=search&seid=7321103818967742777

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在回答这个问题之前,我先来解释一下太空是什么。

太空指的是地球大气层以外的宇宙空间,科学家将大气层分为五层,最外一层叫做外大气层,高度在370千米以上,所以所谓的太空与地表的距离在370公里以上。地球的大气大约有97%在高度为10-40千米的平流层之下,高层大气会有稀薄的空气,严格的来讲,太空中还是有一定量的空气的,哪怕是在1.6万千米的高度,空气还是存在的。

太空中不仅空气稀薄,环境也是异常恶劣的,在向阳面,温度高达几百摄氏度,而在背阳面,温度可以低至零下几百摄氏度,太空中还有由许多的高能射线粒子形成宇宙射线以及太阳风,此外还有太空垃圾等一系列的危险物品。所以在太空中要做的第一步就是身着宇航服,不然还没有等降落就死翘翘了。

如果一个宇航员从一艘近地运行的飞船上跳下来,他并不会像在地球上一样想下掉下去,他会和飞船一起围绕地球做圆周运动,但是因为太空中存在一定量空气的原因,所以他的高度会慢慢降低,但是这个过程并没有那么快,或许几十年才能接近地球大气层,要不然天上飞的近地轨道卫星不是也很容易掉下来了吗?当然了,这里就不考虑这么多了,而在高度降低的过程中,他还有可能受到太空垃圾的撞击,如果迎面撞来的话,绝无生还的可能性。



最后可能进入到了平流层,这里的大气密度就很大了,速度的改变也很快,下降的速度也很快,而随着速度的越来越快,空气的摩擦阻力也越来越大,降落伞包括宇航员温度会越来越高,最后被烧成灰烬,根本就不可能安全下落到地面,要不然飞船返回舱上为什么会涂上一层隔热材料,要是宇航员可以用降落伞安全返回地球的话,何必多此一举呢?所以可以说假象很美好,但现实很残酷。当然了,这还要看对于太空的定义,如果几十千米的高度也能算得上太空的话,那么确实有人能从这么高的地方跳下来然后安全落地,但是要是几百公里的话,那还是算了吧。


镜像科普


目前人类最高跳伞记录是距离地面41.4公里

外太空和地球大气之间没有明显的界限,根据国际航空联合会定义:距离海平面100公里的高度为大气层和太空的分界线。

由于这个定义是由美国航天工程师西奥多·冯·卡门首先提出的,所以大气和宇宙的界限也叫“卡门线”。

目前人类最高的跳伞记录是2014年10月24日凌晨由谷歌高级工程和研发副总裁阿兰·尤斯塔斯创造的。他在当天乘坐的氦气球从41419米(约合41.4公里)的高度一跃而下,在经历了长达15分钟的自由落体之后他成功的在地面降落。

而在两年前奥地利人菲利克斯·鲍姆加特纳也曾经创下了39公里的跳伞记录,直到被2014年被阿兰·尤斯塔斯打破。(这是当年菲利克斯·鲍姆加特纳跳伞时的画面,从照片中已经可以看到地球的轮廓了)

四十公里的高度放到地面上几乎相当于天安门到昌平的距离了,但是这个高度还远远达不到外太空的标准。这个高度还是属于大气中的平流层(1km—50km之间),再往上走还有中间层、电离层、散逸层。

散逸层又称外大气层,其距离地面在800km—3000km之间,有人认为这里才是地球大气层和外太空之间的界限。在这个范围内气体和物体可以逃离地球的引力,所以这片区域又称逃逸层。

如果一个人从散逸层以下的高度跳向地球的话,那么这个人最后是能够回到地球的,只不过不是直接垂直落到地球上,并且如果这个人外面没有隔热罩的话,那么他将在坠入大气时被烧城灰烬。


千佛山车神


这里需要强调一下“太空”的具体含义,如果是指航天意义上的太空,距离地面高度400公里左右,你是回不到地面的。

而世界上最高的跳伞纪录只有不到4万米,这样的高度在很多人眼里也可称为“太空”,所以实力操作中这样的的太空是可以回到地面的!

400公里高的天空基本上等于真空状态,由于几乎没有空气,降落伞当然就毫无意义,打开后也不能展开!

还有一点,在真空中状态的你,必须有层层的保护设备,比如防寒的(温度会低至零下一百度),呼吸用的氧气,防宇宙射线辐射的,都要一应俱全,否则不要说跳伞了,你立马会毙命在太空中!

但是即使有很好的保护设备,你也回不到地面!在我们的印象中,往地球跳应该往下落,但由于在400公里的太空中,你的飞行速度很快,不会落向地面,而是会像卫星一样围绕着地球旋转!

同时由于太空中并非绝对真空,在旋转的过程中由于摩擦你的速度会慢慢降低,降低到一定程度,速度不足以让你围绕地球旋转,你会逐渐落入大气层。

之后你就会像很多陨石落入大气层一样,速度之快以至于降落伞根本不起作用,巨大的摩擦力产生的高温会让你很快化为灰烬,成为大气的一部分!


宇宙探索


当然可以回到地面了,只要处于地球的引力圈范围,肯定会回到地面来的。只不过是不是安全的回来就难说了。

人类跳伞的最高记录是60岁的谷歌高级工程和研发副总裁阿兰-尤斯塔斯在2014年10月创造的,当时尤斯塔斯搭乘高空热气球前往大气层边缘,高度为135890英尺(约合41419米)。随后他切断了自己的绳索,跳向地面。他下落的最高时速达到每小时800英里(约合1287.5公里)。地面上的观察员甚至监控到了小型音爆。这也打破了奥地利人保持的最高自由落下、垂直速度和世界跳伞高度的世界纪录。

高空自由落下一直都是冒险者们喜欢挑战的极限运动,早在1960年,美国一位空军上校就创造了102800英尺(31300米)的自由落下纪录;2012年底,菲利克斯-鲍姆加特纳曾创造了128,100 英尺(约合39045米)的最高自由落下新世界纪录,当时在全世界范围内都引起了轰动。

当然尤斯塔斯创造的记录大约是41公里,要知道这一高度的地球的大气层是平流层,平流层是距离地球表面20至50公里的范围,空气比较稳定,水蒸气和尘埃很少,平流层内的温度大约在零下53度左右。

如果这个高度继续增加会怎么样呢?从平流层顶部到85公里左右是中间层,这里空气稀薄,温度随高度增加下降的更厉害,空气垂直对流强烈,中间层顶部温度大约是零下83℃左右。中间层以上是热成层,距离地面100至800公里,热成层层顶受太阳活动变化很大,通常在300至500公里之间,热成层吸收大量太阳紫外线辐射使得温度很高,温度随高度增加而迅速增加,层顶温度可达到1300℃左右。

如果从中间层带着降落伞向地面跳从温度上来说应该还可以接受,毕竟零下83℃跟南极的极端温度差不多,穿的厚一点而已,但是这一层空气对流强烈,后果会怎么样就很难说了。如果从热成层带着降落伞向地面跳呢?这一层温度极高,带着降落伞向地面跳是非常不安全的,很快就会变成一个大火球,估计还没有到地面就变成灰烬了。

从上面可以看出来,带着降落伞向地面跳可能最高的高度在50公里左右,这样的高度还有可能安全的回到地面,超过这个高度是不安全的。

另外有朋友提到地球的引力圈是多大,这里简单补充一下吧。地球引力范围有多远呢?实际上太阳系中各个天体在以不同的速度运行,每个天体的引力范围并不是一直不变的,地球引力占主导时我们就说这是地球引力范围了,月球距离地球大约38万公里仍然受到地球引力的影响围绕地球公转,但地球与月球之间有一个引力相对平衡的区域,这个区域大约是距离月球6.6万公里,从地球到这个界线以地球引力为主导,过了这个界线就以月球引力为主导,所以这也是卫星从地球向月球变轨的区域。所以地球引力圈是很大的,也是一直在细微的变化的。


九心逍遥


很难想象,从太空跳回地球

综合一组数据回答这个问题



2012年奥地利人鲍姆加特纳升至约39045米,谷歌高级副总裁、现年57岁的艾伦•尤斯塔斯(Alan Eustace)在24日又将这一纪录带向一个新的高度,约41419米(约135890英尺)。“真是太神奇了。” 尤斯塔斯说,“太美了。你可以看到漆黑的太空,也可以看到大气层,之前我从没看到过这样的美景。”

根据《纽约时报》报道,尤斯塔斯搭乘高空热气球前往大气层边缘,高度约合41419米。随后他切断了自己的绳索,跳向地面。他下落的最高时速达到每小时800英里(约合1287.5公里)。在约 4 分半钟之后阿兰•尤斯塔斯打开了身上的降落伞,最后总共花了 15 分钟才到达地面,整个过程都被他随身戴着的摄像机拍下。地面上的观察员甚至监控到了小型音爆。

根据尤斯塔斯事后透露,他自己当时并没有听到音爆声,而在降落伞打开之前,他在空中还表演了两次空翻。他的技术团队为他设计了一个碳纤维的连接物,这样他可以避免被降落伞的绳索缠住。


这次这个高空跳伞可说是低调进行。尤斯塔斯也婉拒了谷歌方面的协助,而跟一家名为 Paragon Space Development Corporation 的公司合作,这次高空跳伞早在 2011 年已经开始筹备了。

从太空边缘离地球3.9万米飞身一跳,最快落速每小时1342公里,是音速的1.1倍,从电视中看到的只是一个快速滑落的白点。3.9万米是什么概念?就是我们所乘民航高度的3倍以上,美国人形容他为“超胆侠”,当他优雅的平安降落到地面,人们为他欢呼,欢呼他创造的不仅仅是跳伞记录,而是开创人类的绝世壮举。


所以,如果从太空上往地球上跳是可以回到地球上的。

但如果离地球太远那就得另说了

因为还要考虑太空上的各种阻力。


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