宇航员在空间站高度使劲向地球扔一把螺丝刀能否成功击中地球？

你这个问题问得挺有意思，也勾起了我对物理学里一些基本原理的思考。咱们就来掰扯掰扯，看看宇航员在空间站用多大力气甩一把螺丝刀，能不能砸着地球。

首先，咱们得搞清楚一个概念：空间站并不是静止在地球上方。国际空间站（ISS）就好像一个特别特别快的“人造月亮”，它以大约每秒7.66公里的速度绕着地球飞行。这个速度是相当惊人的，你坐过最快的过山车也比不了。

所以，当你问“能不能击中地球”的时候，得先把这个“击中”的概念说清楚。如果我们指的是，宇航员把螺丝刀朝地球方向甩出去，然后它就那么直勾勾地飞到地球上，那基本是不可能的。

为什么呢？因为空间站和螺丝刀，都在以那个超高的速度和地球一起“跑”。你可以想象一下，你坐在一辆飞驰的火车里，朝车窗外扔一个东西。如果你是朝火车前进方向扔，它只会比火车慢一点，然后留在原地；如果你是朝火车后退方向扔，它会向后飞；如果你是朝旁边扔，它会斜着飞出去。

在空间站里也是一个道理。宇航员把螺丝刀朝地球方向扔，这个“扔”的动作，其实是给螺丝刀增加了一个相对于他自己的速度。但是，这个速度跟空间站绕地球运行的速度相比，简直是小巫见大巫了。

这么说吧，空间站的速度，已经足以让它不断地“错过”地球。你可以想象成，地球就像一个巨大的圆盘，空间站就在这个圆盘的边缘上飞速地跑圈。宇航员扔螺丝刀，只是在给螺丝刀一个相对于他自己方向上的小推力，这个推力相对于空间站绕地球的速度来说，几乎可以忽略不计。

就好比你在火车上，朝着火车前进的方向，轻轻地推一下车窗。那个小推力，根本改变不了火车继续前进的事实。螺丝刀也是一样，它会继续跟着空间站一起，以那个惊人的速度绕着地球转。

那么，我们是不是就完全没办法让它“击中”地球了？也不是这么绝对。

如果宇航员是朝着地球的某个特定点，用他能施加的最大的力气，并且是以一个能和空间站自身速度巧妙结合的方向扔出去，理论上是有可能改变螺丝刀的轨道，让它最终落到地球上的。

但这里面有个关键：“巧妙结合”。要做到这一点，需要的计算和控制是极其复杂的。而且，这个“扔”的动作，需要给螺丝刀一个和空间站原有速度相反或者改变方向的推力，并且推力的大小也要恰到好处。

想想看，宇航员的手劲，跟火箭发动机比起来，那真是九牛一毛。他扔出去的力道，能让螺丝刀相对于他自己产生一个速度。但这个速度，如果跟空间站绕地球的7.66公里/秒比起来，可能只有每秒零点几米，甚至更小。

这个微小的速度差，只会导致螺丝刀的轨道发生一个非常非常微小的变化。想象一下，你在用一根头发丝去拨动一辆全速前进的火车，那个火车的轨道变化得有多微乎其微。

所以，即使宇航员使出浑身解数，他扔出去的螺丝刀，仍然会以接近空间站的速度继续绕着地球飞。它可能只会稍微偏离原本的轨道，但要让它在很短的时间内就“掉”下来，并且准确地击中地球的某个地方，这几乎是不可能的。

更何况，空间站上的宇航员，他们的工作是科学实验，不是要把东西扔下去。而且，他们也不能随意地把任何东西往地球扔，因为这可能会产生太空垃圾，对其他航天器造成威胁。

所以，简单来说，如果你只是站在空间站里，随便朝地球方向扔一把螺丝刀，那它只会继续跟着空间站一起绕着地球转，根本不会“掉”下来砸到地球。要让它成功“击中”地球，需要非常精密的计算和操作，而且以宇航员的力量，这个成功的几率，几乎为零。

就像你在一个高速旋转的飞盘上，把一个弹珠朝飞盘的中心扔过去。那个弹珠本身也会跟着飞盘一起转，你扔出去的力，只能改变它在飞盘上的相对位置，而不能让它立刻脱离飞盘的运动轨迹。

所以，尽管听起来是个挺有趣的画面，但在现实中，宇航员用力扔一把螺丝刀，并不能让它成功击中地球。它只会继续它的太空旅行，只不过轨道可能有一点点变化。

网友意见

大胆，竟然有人400KM高空抛物？

实际上，他们经常使劲往地球扔各种东西：

2017年3月30日 国际空间站50远征队扔下去的debris shield bag

2019年12月20日 国际空间站61远征队 维修阿尔法质谱仪的过程中扔了一块防护盾

同时各种抽干的排泄物也会被定期扔出空间站。

在国际空间站上，这种小物件都会逐渐与空气摩擦轨道高度下降最终坠入大气层，与大气摩擦直接烧毁。

即使是国际空间站本站，不定期升轨的话也是一致在掉高度的^[1]：

不给力啊老师

那我们换个大点的东西是不是就能轰掉个城市什么的，比如——开国际空间站撞地球？（喂！）

首先，这种没有经过特殊气动设计的空间站结构，在大气摩擦下基本每个舱会解体成若干个的小块。

同时，也是由于各个舱体结构没有设计成像下面两个大兄弟一样的样子，在大气作用下会各种诡异翻滚，同时没法保持稳定的轨迹，也就是，你瞄不准一个地方。

最后，即使到了地上，最好的情况也最多像当年哥伦比亚号航天飞机失事之后搜集到的残骸：

就这？还是不给力啊老师

那？要不咱们也不管气动啥的了？直接把大气抽空试试？

没了大气也就没了阻力，接下来就是怎么让国际空间站离轨的问题了。然后咱们开动联盟号飞船推着就把国际空间站往地球砸。

联盟号飞船的大约是390 ，7吨的联盟号推动450吨重量的国际空间站能产生约6 的 （这里存疑，按照联盟号重量和国际空间站质量比例算的），纵使加上进步号和自身曙光号功能货舱、星辰号服务舱的燃料，应该也到不了直接把轨道近地点推到0需要的：

即使按最省能量的霍曼转移^[2]方式：

从408km的轨道高度到0，需要的为120m/s。微弱的改变轨道的程度根本不足以把国际空间站推向地球。而只会以一个椭圆轨道继续无限运行。

好吧，我们开个金手指

采用疯狂宇宙的神秘力量，国际空间站直接调转航向，以7.7 的速度径直冲向了地球。

重力势能1.5E12 J，动能12.5E12 J，两者相加完全不算损耗到地面大约是——

1.4E10 KJ的能量

完全不考虑能量转换里做功损耗啥的（实际情况下损耗会挺大的），换算成TNT当量应该大约是——

3千吨当量

对比一下，当年扔到广岛的原子弹当量是1.3万吨，而目前大家都在手里握着的核武器以东风5为例，400-500万吨级。

或者更直观点，这个3千吨当量什么概念：

我们把瞄准纽约，造成了半径1公里范围内中度毁伤效果。

当然，前提是需要哼哧哼哧把地球大气层抽干净，同时一路精确瞄准核心区，还不能考虑任何能量损耗（麦克斯韦妖警告⚠️）的前提下，才能做到这样。

这也太不给力了吧？

是的，就是这么不给力

哼哧哼哧算了半天，就这个结果，我也很无奈。

不考虑……点个赞同再走呗？

同时，祝国际空间站好好地继续在轨道上运行着吧。

---

--------------------- 最后的彩蛋 ---------------------

国际空间站的宇航员甚至会往外扔卫星，而且也是经常扔，比如我们组的紫丁香一号卫星就是这样被扔出去的。

顺便回头给国际空间站拍了张照：

拜拜了您呢~

参考

1. ^Space station sinks to new low — but it’s OK http://www.nbcnews.com/id/17630218/ns/technology_and_science-space/t/space-station-sinks-new-low-its-ok/
2. ^Hohmann_transfer_orbit https://en.wikipedia.org/wiki/Hohmann_transfer_orbit

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