從宇宙向地球放飛的紙飛機為何不會燒燬？

首先請讀者回答一個問題。從在高度約400km的軌道上運行的太空站向地球放飛紙飛機時，紙飛機最終會怎樣？請從下面三個選項中選出答案。

（1） 進入大氣層時被燒燬
（2） 消失在宇宙太空
（3） 保持紙飛機的形態返回地球

　　正確答案為（3）。證實這一答案的日子一天天走近我們。日本摺紙飛機協會、東京大學及日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）等目前正在共同推進“摺紙飛機從太空返回地球的項目”。目的在於製作出從太空快速放飛時可返回地球而不會燒燬的“超級紙飛機”。這種超級紙飛機已製作完成。目前正在與有關機構協商，將這種紙飛機帶上穿梭機上，由日本太空人放飛。

　　再請讀者回答第二個問題。為了使超級紙飛機返回地球時不會被燒燬，在設計上有兩個要點，這兩個要點是什麼？這一問題的提示可在右圖中找到。圖中的紙飛機與將從宇宙放飛的紙飛機相同。它是用一張A2尺寸的紙折疊而成，長380mm，寬220mm，重量為29g。

紙飛機由日本摺紙飛機協會、東京大學及JAXA提供

　　答案隱藏在紙飛機的“形狀”和“材料”之中。

　　首先是形狀。超級紙飛機模倣了穿梭機的形狀。這本身並無特別之處，秘密在於品質和機翼表面積的關係。要使物體從宇宙降落並防止其在進入大氣層時燃燒（也即避免溫度升高至一定程度以上），需要充分控制速度。具體而言，就是採用了減小“彈道係數”的設計。該係數與品質成正比，與空氣阻力係數（Cd值）和表面積成反比，因此只要減輕重量，增大表面積就有可能不燃燒。
儘管如此，紙飛機是從位於約400km高空的太空站放飛的。太空站以高達7.9km/s左右的速度繞地球飛行，因此紙飛機的初始速度為7.9km/s。即使減小紙飛機的彈道係數，由空氣摩擦及隔熱壓縮產生的熱量會是紙飛機表面溫度有一定程度的上升，因此，若是普通紙就會被燒燬。

　　正當2007年項目組開始認為“到底還是不行”時，項目組結識了一種材料。這就是由橫濱市的新年飾品製造商開發的“超越紙”。這種紙以烷氧基矽烷（Alkoxysilane）溶液為起始原料，採用Sol-Gel法在普通紙張上塗佈一層具有矽氧烷結合構造的薄膜製造而成。雖說是紙，卻擁有出色的耐熱性及防水性。

　　即使溫度達到二百幾十攝氏度這種紙也不會燃燒。這樣“紙飛機的彈道係數為0.5kg/m²時可滿足要求”（參與開發工作的東京大學研究所教授鈴木真二）。模擬模擬的結果，飛機的品質和形狀就被確定成本文提到的那樣。計算結果顯示，降落至100km左右高空時紙飛機的速度可減至5km/s（圖1）。

　　以這樣的速度進入大氣層，紙飛機真的不會燃燒嗎？2007年12月和2008年1月，項目組在東京大學柏校區使用“極超音速高焓風洞”進行了實驗（圖2）。對80mm長的穿梭機型紙飛機施加了10秒鐘的7馬赫（在70km高空相當於6km/s左右）高速流（氣流動壓約為8kPa，駐點溫度約為200℃），結果紙飛機並未燃燒或受損。這一瞬間，超級紙飛機的“實力”獲得了證實。

　　但是，通過這種方式製作的超級紙飛機同樣存在缺陷。那就是返回地球時，既不能控制降落地點，也不能讓紙飛機自動通知著陸點。圖3便是彌補這一缺陷的無奈之舉。用10種語言在紙飛機上寫明“請拾到者通知JAXA”。