Q15如何寄送包裹（從太空）
A：根據2001至2018年的平均，在給定的任何時間，每15億人中就有1人在太空中，其中大部分都是在國際太空站上。
國際太空站工作人員「偷渡」包裹的方法，是把包裹放進返回地球的載人太空船裡。但是如果短期內沒有返回地球的預定行程（或者如果NASA覺得很煩，不想幫你送回網購退還商品），那你只好自己看著辦了。
將物體從國際太空站送回地球很容易：只要將物體扔出門外，等著瞧就好了。它總有一天會掉落在地球上。
國際太空站的所在高度只有非常少量的大氣。大氣並不多，卻足以產生微小但可測量的阻力。此阻力遲早會導致物體減速，落入愈來愈低的軌道，最終撞擊大氣層，並且（通常會）起火燃燒。國際太空站同樣感受到這樣的阻力；它利用推進器來補償，定期將太空站推進較高的軌道，以彌補減少的高度。如果不這麼做，它的軌道就會逐漸衰減，直到太空站掉回地球。
太空人常常一不小心就用這種方式送包裹到地球。在國際太空站工作期間，太空漫步者曾經意外掉落各種雜七雜八的物體，包括鉗子、照相機、工具袋，還有太空人測試時用來塗抹修補膠的刮刀。這些無意中產生的「衛星」，在其軌道衰減之前，每一顆都曾繞行地球數月或數年。
和多年來飄離太空站的所有遺失零件、袋子、任意設備碎片一樣，你拋出門外的包裹也會遭受同樣的命運：它將會脫離軌道、進入大氣層。
這種運送方式有兩大問題：第一，包裹還來不及到達地面，就會在大氣中起火燃燒。第二，如果包裹真的逃過一劫，你也無從得知它會在哪裡降落。為了運送包裹，你必須解決這兩個問題。
首先，我們來看看，如何讓你的包裹原封不動到達地面。
重返大氣層加熱作用
當東西從太空進入大氣層，通常都會起火燃燒。並不是因為太空有什麼詭異的特性，而是因為軌道上的每樣東西都運行得很「快」。
當物體以那樣的速率撞到空氣時，空氣根本來不及閃開。空氣壓縮、變熱、變成電漿，在過程中往往將物體熔化或汽化。
為了避免太空船慘遭摧毀，我們會在前沿加裝防熱板，以吸收重返大氣層所導致的高熱，保護太空船的其餘部分。我們也把防熱板設計成特殊的形狀，這樣有助於在衝擊波和太空船表面之間形成一層氣墊，避免熾熱的電漿接觸船體。
物體撞擊大氣層的命運，取決於物體本身的大小。地球的大氣層和10公尺厚的水層一樣重。為了搞清楚隕石有無可能穿越大氣層，你可以想像它正在撞擊10公尺厚的水層。如果物體比「到達地面這一路上必須推開的水」還要重，它就有可能穿越這層水。對於粗略的估算來說，這招相當管用！
非常大的物體（像房屋那麼大，或更大）具有足夠的慣性貫穿大氣層，以致在減速不太多的情況下撞擊地面。在地上留下隕石坑的正是這些物體。
小型物體（從鵝卵石那麼小到汽車那麼大的任何東西）太小了，以致無法穿透大氣層。當它們撞擊大氣層時，它們會變熱，直到解體、汽化或兩者兼有。有時候，這些物體的碎片得以倖存進入大氣層，有的是因為其他碎片吸收了熱量而保護它們，有的是因為本身的材質禁得起重返大氣層的種種狀況。但是在過程中，這些碎片會喪失本身的軌道速率，結果以終端速度直直掉落地面。經過解體期間的一陣高熱之後，這種自由落體穿越冰冷的高層大氣要花好幾分鐘，這就是為什麼隕石被發現時通常都很冷。
這些倖存的殘骸碎片以相對較低的速率撞擊地面。假如它們掉落在柔軟的土壤或泥巴中，就會濺出一點土，但不會留下太大的隕石坑。這就是為什麼地球上所有的撞擊坑都很大：只有又大又重的物體，才能維持軌道動能一路到達地面。有數十公尺寬的撞擊「坑」（比撞出這些坑的物體大不了多少），也有兩、三百公里寬的撞擊坑，卻沒有介於兩者之間的。
少了防熱板的保護，太空船會在大氣中解體。當大型太空船在沒有防熱板的情況下進入大氣層，本身10%到40%之間的質量通常可以到達地面，其餘部分則是熔化或汽化。這就是防熱板如此受歡迎的原因。
為了一路保護你的包裹降落，你也可以使用防熱板。最簡單的類型是消蝕（ablative）防熱板，這種防熱板會逐漸燃燒，不可重複使用，類似太空梭上的耐熱瓷磚，但較為簡單，可以應付更廣泛的環境條件。然後，你只需要設計包裝艙的造型，讓它指對方向（防熱板在前面，包裹在後面），就可以送它上路了。
為了最後的著陸，你可能也要加裝降落傘，但是如果你的包裹是重量很輕或耐用的東西，譬如襪子、紙巾或信件，或許能承受最後以終端速度下降而不受損傷。
所有為了「重返大氣層能倖存」而設計的人造物體，都會用弧形防熱板來保護，除了少數的例外。
阿波羅手提箱
阿波羅計畫送了七組太空人登上月球。每一組太空人都帶了大小有如手提箱的「實驗包」，這些實驗包會留在月球表面進行測量、將資訊傳回地球。七個手提箱中，有六個利用鈽的放射性來供電（第一個實驗包在阿波羅11號上，比較簡單。它的電子設備利用太陽能供電，但也利用鈽加熱器來保暖）。
有六組阿波羅太空人在月球上登陸，並且部署他們的手提箱。另一組沒有登陸的，正是著名的阿波羅13號。他們的太空船有一部分發生爆炸，後來中斷任務飛回地球。每個人大難不死，非常英勇⋯⋯等等。不過，我們來談談那個手提箱。
既然太空人沒有登上月球，沒辦法將裝有鈽的手提箱留在那裡，只好順便帶回地球。這下問題來了。
為了安全返回地球表面而設計的，只有指揮艙（裡面有太空人）。太空船的其他部分，則是為了在大氣中起火燃燒而設計的，包括月球登陸器。指揮艙的空間只夠容納太空人和他們的樣本。手提箱（以及分開存放的鈽燃料棒）不得不留在難逃一劫的登陸器中。但是萬一裝有鈽的容器破裂，放射性物質就會散播到大氣中。
幸運的是，手提箱背後的工程師早已預料到這種可能性。他們將鈽裝在高強度的燃料桶中，大小、形狀跟小型滅火器差不多，以石墨、鈹、鈦層層保護。即使遭到廢棄的登月小艇其餘部分在燃料桶周圍轟然解體，保護殼也能讓燃料桶在重返大氣層時逃過一劫。
當阿波羅太空船接近地球時，太空人爬進指揮艙，將手提箱留在登月小艇中，然後啟動登月小艇的引擎，使它改變方向飛往東加海溝（Tonga Trench，太平洋最深的區域之一）的上空，這樣燃料桶就會掉進大海、沉入海底。幾十年來，從未偵測到過量的放射性，這代表保護殼發揮了作用。
鈽燃料桶躺在太平洋的海床上，直到如今。到目前為止，鈽已經衰減一半左右，但截至2019年，它仍然以800瓦的功率不斷產生熱能。說不定，某些尋暖的深海生物現在正緊緊依偎著它哩。
寄信
重返大氣層工程挑戰的最佳解決方法之一，或許是完全不用防熱板，改用更簡單的辦法：牛皮紙袋。
重量輕的物體在較高、空氣密度低的高度，就會因為阻力而減速。由於空氣很稀薄，無法有效加熱物體，雖然重返大氣層要花更長時間，但極值溫度可能會低很多。事實上，艾奇森（Justin Atchison）和佩克（Mason Peck）的計算結果顯示，形狀有如一張紙的物體，如果微彎使平的一側先落下，理論上可以「輕輕的」進入大氣層，不會達到特別高的溫度。
如果你將訊息寫在一張烘焙紙或鋁箔上，或是寫在其他又薄又輕、禁得起加熱的某些材質上，或許只要按照原樣將它拋出門外就好了。只要它的形狀適當，便可完好無缺的降落到地面。事實上，有一組日本研究人員曾經規劃，試圖從國際太空站發射紙飛機。他們設計的紙飛機禁得起重返大氣層的高熱和壓力，但遺憾的是，這項計畫一直沒有完成。
從國際太空站用手拋出去的包裹，將會經歷許多軌道，在過程中逐漸下降，幾乎無法控制最終降落的地點。控制包裹在哪裡降落，比單純將它運送到地球困難多了。
重返地球的太空船通常會試圖控制降落地點。有些太空船控制得比較精準，有些則不然。SpaceX的火箭助推器自我導引非常精準，準到可以直接在船上甲板的目標降落，而舊式的阿波羅號和聯盟號太空船常常偏離目標好幾公里。太空船在重返大氣層的過程中如果不受控制（如同你的包裹），可能會偏離預定登陸地點數百或數千公里。
用盡力氣扔包裹，可以提高包裹運送的準確度。用力扔，亦即速率快，可以使包裹更直截了當落到大氣中，不會拖拖拉拉，否則大氣阻力會導致其軌道以很難預測的方式慢慢衰減。令人驚訝的是，扔的方式竟然不是將包裹向下朝著地球扔，而是應該向後扔。如果將包裹向下扔，它依然有足夠的前進速率留在軌道上（只不過，軌道會有點不一樣）。你要的反而是讓包裹「減」速。
扔包裹愈用力（愈快），它降落時就會愈準。國際太空站以每秒將近8公里的速率運行，但幸運的是，你扔包裹的速率不需要那麼快。只要將國際太空站所在高度的軌道速率「削去」每秒100公尺（因為向後扔），便足以將包裹運送到大氣中。不幸的是，以100公尺／秒的速率扔東西很難。就算是投球速率最快的投手，也無法突破50公尺／秒。另一方面，高爾夫球飛得夠快。要是高爾夫球選手在國際太空站一旁飄浮著，想必可以將高爾夫球「一桿擊出軌道」。如果你的包裹像高爾夫球那麼大，倒是可以嘗試這種運送方式。
假如包裹以100公尺／秒的速率發射，它將會以大約1度的俯角進入大氣層，形成長達3,200公里以上的「碎片足跡」（包裹可能會降落在這些區域）。假如你的目標是聖路易斯市，包裹可能會降落在蒙大拿州和南卡羅來納州之間的任何地方。如果你可以扔得更用力（速率為250或300公尺／秒），包裹就會以較陡的俯角（速率愈快、俯角愈陡）進入大層氣，使碎片足跡減少到幾百公里。然而，無論包裹扔得多用力、多準，由於飄忽不定的亂流和風，想要以誤差不到幾公里的準確度命中目標，恐怕沒那麼容易。
和平號太空站
2001年3月，和平號太空站（MIR）當時即將重返大氣層。MIR的絕大部分預期會起火燃燒，但是一些較大的太空艙有機會降落在地表。俄羅斯飛行指揮中心的規劃人員試圖計算重返大氣層的時間，好讓太空站在太平洋無人區的上空下降，但沒有人確切知道它會在哪裡降落。
看中了這一點，販賣墨西哥夾餅的連鎖餐廳塔可鐘（Taco Bell）想出獨特的促銷活動：他們在太平洋上布置了一大片浮板，將商標畫在上面當成靶心，如果MIR的任何碎片擊中目標，在美國的每一個人都可以免費獲贈一份墨西哥夾餅。
遺憾的是，最終沒有任何碎片擊中靶心。較大的碎片多半落在40°S160°W附近的海洋上。那片區域遠離陸地，堪稱「太空船之墓」，已有一百多艘太空船的殘骸在該區葬身海底。
儘管許多eBay拍賣商品說得煞有其事，但尚未發現確認的MIR碎片。萬一你真的找到一些碎片，隨時可以拿去加州爾灣市（Irvine）的塔可鐘總部。說不定他們會讓你兌換一份墨西哥夾餅。
定址
你可能沒辦法小心翼翼的扔準包裹，但是不要絕望，這不代表包裹無法投遞！你只需要弄清楚在包裹上寫什麼地址就好了。不過，正如美國政府在1960年代所學到的，要弄清楚在太空包裹上寫什麼，可沒那麼容易。
首批美國間諜衛星用的是膠捲相機。拍完照片之後，裝有膠捲（底片）的膠囊會被投返地球。如果一切順利，膠囊會一路受到追蹤，空軍的飛機會用長鉤在空中攔截這些膠囊。
計畫永遠趕不上變化。有幾顆膠囊在返回地球途中失控；其中一顆掉落在北極地區的斯瓦巴群島（Svalbard）附近，一直沒找到。1964年初，日冕（Corona）偵察衛星在拍完幾百張照片之後，於軌道上發生故障、毫無回應，重返大氣層時完全失控。政府官員看了焦急萬分，試圖確認它會在何處進入大氣層。最後終於搞清楚，原來它即將降落在委內瑞拉附近的某個地方。
該地區的觀測人員被告知要觀看天空，1964年5月26日，他們看見碎片劃過委內瑞拉沿岸的上空。
官員以為膠囊可能會降落在海上，但其實它掉落在委內瑞拉和哥倫比亞的邊界，被一些農夫發現。他們將膠囊拆開，取出他們在裡頭找到的金碟，並且試圖兜售剩餘的部分。一名農夫竟然用降落傘的線，幫自己的馬做了一套馬具。後來膠囊賣不出去，於是被移交給委內瑞拉當局，他們便通知美國。
截至1964年為止，返回地球的膠囊都標示著「美國」和「機密」，目的是阻止人們打開、取得其中的高度機密貨品。1964年事件發生後，美國改變了標示策略。他們不再恫嚇警告，只是在膠囊上留言（用八種語言）：將膠囊攜至最近之美國領事館或大使館，即可獲得獎金。
如果你希望找到包裹的人幫你送交給指定的收件人，最萬無一失的方法就是賄賂。
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2024專利防護中