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正因为如此,哥伦比亚号航天飞机才能带着一个破洞安全飞上太

飞船同样穿过大气层,为什么返回时会有高温,升空时却没有?

目前,载人飞船和货运飞船都是通过火箭送入太空的。宇宙飞船完成任务后是如何回到地球的?当宇宙飞船回来时,它们将被重力向下加速。但是,密集的大气层会使飞船减速。一般来说,当宇宙飞船返回地球时,是一个减速的过程,而不是加速下降到地球。

再入大气层

根据牛顿力学,地球的第一速度是7.9公里,这是航天器的最大轨道速度。随着轨道高度的增加,轨道速度会逐渐降低。载人飞船的弹道高度一般为400公里,对应的弹道速度约为7.7公里/秒,在如此巨大的动能下,飞船自身没有足够的燃料减速,只能依靠地球稠密的大气层减速。

adjust: 100%; text-indent: 2em; color: rgb(0, 0, 0); font-family: "Microsoft Yahei", 微软雅黑, "STHeiti Light", 华文细黑, SimSun, 宋体, Arial, sans-serif; font-size: 18px; letter-spacing: 1px;">飞船同样穿过大气层,为什么返回时会有高温,升空时却没有?

太空飞船在轨迹上先启动火箭发动机进行制动,使它能够脱离本来的轨迹,并在地球引力的效果下再入大气层。一般来说,100公里是太空分界线。太空飞船再入大气层的方法有很多种,例如,弹道式、跳跃式、滑翔式,无论哪一种都是利用空气阻力进行减速。在太空飞船再入大气层的过程中,因为飞船前方的空气被激烈紧缩(而非飞船与空气剧烈摩擦),导致飞船外表的温度大幅度升高至1000度以上。为了确保飞船的安全,需要采取措施来应对这种高温。

飞船如何应对高温?

飞船同样穿过大气层,为什么返回时会有高温,升空时却没有?

我国的神舟载人飞船系列会在飞船表面涂上一层烧蚀资料,它们在高温的作用下会被烧毁,脱离飞船,然后带走很多的热量。美国宇航局(NASA)的航天飞机则是采用隔热瓦,机腹覆盖着隔热陶瓷,机翼和机鼻上安装的是碳-碳复合资料,其他机身运用其他隔热资料。

飞船同样穿过大气层,为什么返回时会有高温,升空时却没有?

隔热材料关于太空飞船的安全返回起到至关重要的作用。在2003年,NASA的哥伦比亚号航天飞机升空时,因为外挂燃料箱上的泡沫掉下来击中机翼,打穿了机翼上的一块隔热瓦。当哥伦比亚号航天飞机返航时,火热的气体从机翼上的破洞大量涌入,导致航天飞机崩溃,机上的7位宇航员悉数罹难。

飞船同样穿过大气层,为什么返回时会有高温,升空时却没有?

当太空飞船的速度得到充分减速后,将会翻开巨型的降落伞,使飞船进一步减速到每秒十几米。我国的神舟载人飞船在离地面大约1.4米时,还会启动反推火箭,以使飞船能够安全着陆。NASA的航天飞机则是采用滑翔的方法回来地球,最终着陆时也会翻开减速伞进行制动。

太空飞船返回时会经历高温,为什么升空时不会呢?

飞船同样穿过大气层,为什么返回时会有高温,升空时却没有?

原因在于火箭升空时,其速度并不快。火箭起飞时的重量大,而且稠密的大气层会产生很大的阻力,所以火箭加快困难,速度较小,气动热效应并不强烈。当火箭穿过稠密的地球大气层之后,由于空气阻力更小,火箭的质量变得更低,后续的加快变得更简单,而且也不会呈现很强的气动热效应。正因为如此,哥伦比亚号航天飞机才能带着一个破洞安全飞上太空。

太空电梯

飞船同样穿过大气层,为什么返回时会有高温,升空时却没有?

假如未来可以建成太空电梯,那么,往返太空时不会阅历巨大的速度变化,也不会发生极高的温度,隔热将不再是一个大问题。只是现在没有强度足够高的资料,太空电梯还停留在理论阶段。

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