为何飞船穿越大气层,只有返回时才发生燃烧?这是啥原理?

编辑:旧人劫

火箭点火发射到空中时,由于重力的约束,速度较慢,即使与空气摩擦也不会燃烧。之后速度慢慢加快,但由于火箭是垂直发射,穿过大气层的速度更快,大气层的温度更低,即使速度很快,也能在燃烧之前冲出大气层进入宇宙,而宇宙是真空环境,没有摩擦反应就不会燃烧。同时火箭有整流罩保护,整流罩是火箭头部的钢铁外衣,耐高温能力强。所以火箭起飞穿越大气层时,没有燃烧爆炸。

返回的飞船相对于出发的时间来说是“轻装上阵”。虽然没那么重,但是“上山容易,下山难”。飞船的返回过程比发射复杂得多。首先,它们将以宇宙第一速度进入大气层,然后用缓冲火箭和面积约1000的巨大降落伞减速。最后飞船的返回舱将以3.5米/秒左右的速度着陆。降落伞是一种可膨胀的空气动力学减速器,它利用空气阻力的原理,通过相对于空气运动的充气而膨胀。现代降落伞是使人或物从空中安全降落到地面的航空工具。

但是当它刚进入大气层时,返回舱的速度非常快,大约达到11km/s,所以它的外壳会与大气层发生激烈的摩擦,产生大量的热量。这个过程被称为“气动加热”。在距离地面80到40公里的稠密大气层中,气动加热过程达到最高点,返回舱表面温度达到1000到3000度。整个返回舱看起来像一颗着火的流星,所以超高速是燃烧的原因之一。

没有整流罩的保护,飞船随火箭飞出大气层时,即使最后速度比较快,也因为整流罩的保护而顺利通过。但当火箭飞出大气层时,这套钢铁防护服完成了使命,一分为二,离开了飞船。因此在返回城时,失去整流罩的返回舱只能依靠其外层的防火涂层来防火,而卫星等天体在返回时没有任何保护。所以进入大气层后发生激烈摩擦,产生“火球”。

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