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兩艘飛船在太空相撞,真的會(huì)爆炸成巨大火球嗎?

 徐德文科學(xué)頻道 2020-02-14

我們看過很多科幻電影,當(dāng)飛船在太空中發(fā)生災(zāi)難性事故,比如被擊中,或者相撞的時(shí)候,你看到的可能都是熟悉的畫面:巨大的爆炸,擴(kuò)散的火球,碎片橫飛,飛船解體,然后剩下一堆廢銅爛鐵。但太空里真的會(huì)發(fā)生這種威力巨大的爆炸嗎?

多數(shù)情況下,答案是否定的,太空是真空環(huán)境,如果沒有氧化劑,很難發(fā)生大規(guī)模的爆炸和燃燒。

作為阿波羅計(jì)劃的一部分,美國NASA曾經(jīng)進(jìn)行過一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),把自燃火箭燃料組合在一個(gè)真空室里,當(dāng)燃料和氧化劑接觸時(shí)就會(huì)自發(fā)燃燒,而不需要點(diǎn)火裝置。然而燃燒僅僅發(fā)生在兩個(gè)組件的邊緣,燃燒的強(qiáng)度大大降低。如果是在零重力的環(huán)境下,燃燒效率會(huì)更加低下,因?yàn)槿紵a(chǎn)生的氣體會(huì)將反應(yīng)物隔離并推開。

還有一個(gè)實(shí)際發(fā)生的例子,那就是阿波羅13號(hào)事故。在每一篇文章每一本書每一部電影里,這次事故都被描述為一場劇烈的爆炸,讓我們自行腦補(bǔ)出濃煙滾滾烈火熊熊的畫面。真實(shí)過程是服務(wù)艙氧氣罐里的電線絕緣層被破壞,通電后產(chǎn)生火花,導(dǎo)致燃燒,因壓力過大而發(fā)生爆炸。爆炸的威力相當(dāng)于3公斤TNT炸藥,摧毀了2號(hào)氧氣罐,1號(hào)氧氣罐也受損泄露,靠近的面板被炸飛——相當(dāng)于服務(wù)艙被炸了一個(gè)洞。實(shí)際上爆炸后壓力瞬間降至零,并未發(fā)生進(jìn)一步的燃燒,如果是在地球的大氣層里爆炸,服務(wù)艙很可能被炸成碎片。

所以如果像電影里那種宇宙飛船相撞,速度不快的話,根本就不會(huì)有爆炸,也不會(huì)有什么火球,只是船身結(jié)構(gòu)會(huì)遭受嚴(yán)重破壞,產(chǎn)生一些碎片。即使加壓的艙室因破裂而氣體逸出,或燃料箱破裂,氣體和燃料也會(huì)迅速膨脹逃逸到太空,很快被隔離,不會(huì)發(fā)生大規(guī)模的爆炸和火災(zāi)。

如果飛船的速度很快,相撞的時(shí)候就會(huì)有更高的動(dòng)能,材料過熱可能會(huì)產(chǎn)生一些火花,甚至被加熱到熔化、蒸發(fā)成等離子體,這種情況下將出現(xiàn)閃光和各種火球,但這種火球不是燃燒的火球,而是來自材料膨脹和快速冷卻的等離子體。這種爆炸不會(huì)像電影里那樣持續(xù)不斷,燃起熊熊大火,導(dǎo)演如果要按真實(shí)的情況來拍,恐怕會(huì)極其無聊,因?yàn)楸ㄩW光的畫面可能只有一幀,然后,就沒有然后了,太空歸于寂靜。

不管是什么情況,由于太空零重力的環(huán)境,火焰不會(huì)上升,這意味著沒有空氣被補(bǔ)充到燃料上。相反火焰會(huì)向外膨脹,直到把燃料推到?jīng)]有氧化劑的地方隔離起來,所以在太空中,火災(zāi)會(huì)自己把自己給滅了。

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