兩艘飛船在太空相撞,真的會爆炸成巨大火球嗎?

兩艘飛船在太空相撞,真的會爆炸成巨大火球嗎?

來自專欄徐德文-用文學語言解析有趣的科學探索話題4 人贊了文章

我們看過很多科幻電影,當飛船在太空中發生災難性事故,比如被擊中,或者相撞的時候,你看到的可能都是熟悉的畫面:巨大的爆炸,擴散的火球,碎片橫飛,飛船解體,然後剩下一堆廢銅爛鐵。但太空里真的會發生這種威力巨大的爆炸嗎?

多數情況下,答案是否定的,太空是真空環境,如果沒有氧化劑,很難發生大規模的爆炸和燃燒。

作為阿波羅計劃的一部分,美國NASA曾經進行過一項實驗,把自燃火箭燃料組合在一個真空室里,當燃料和氧化劑接觸時就會自發燃燒,而不需要點火裝置。然而燃燒僅僅發生在兩個組件的邊緣,燃燒的強度大大降低。如果是在零重力的環境下,燃燒效率會更加低下,因為燃燒產生的氣體會將反應物隔離並推開。

還有一個實際發生的例子,那就是阿波羅13號事故。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,讓我們自行腦補出濃煙滾滾烈火熊熊的畫面。真實過程是服務艙氧氣罐里的電線絕緣層被破壞,通電後產生火花,導致燃燒,因壓力過大而發生爆炸。爆炸的威力相當於3公斤TNT炸藥,摧毀了2號氧氣罐,1號氧氣罐也受損泄露,靠近的面板被炸飛——相當於服務艙被炸了一個洞。實際上爆炸後壓力瞬間降至零,並未發生進一步的燃燒,如果是在地球的大氣層里爆炸,服務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,根本就不會有爆炸,也不會有什麼火球,只是船身結構會遭受嚴重破壞,產生一些碎片。即使加壓的艙室因破裂而氣體逸出,或燃料箱破裂,氣體和燃料也會迅速膨脹逃逸到太空,很快被隔離,不會發生大規模的爆炸和火災。

如果飛船的速度很快,相撞的時候就會有更高的動能,材料過熱可能會產生一些火花,甚至被加熱到熔化、蒸發成等離子體,這種情況下將出現閃光和各種火球,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。這種爆炸不會像電影里那樣持續不斷,燃起熊熊大火,導演如果要按真實的情況來拍,恐怕會極其無聊,因為爆炸閃光的畫面可能只有一幀,然後,就沒有然後了,太空歸於寂靜。

不管是什麼情況,由於太空零重力的環境,火焰不會上升,這意味著沒有空氣被補充到燃料上。相反火焰會向外膨脹,直到把燃料推到沒有氧化劑的地方隔離起來,所以在太空中,火災會自己把自己給滅了。

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