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几乎被烧得面目全非,神舟十二号飞船返回地球时到底经历了什么?

发布日期:2022-07-01 17:22    点击次数:194


综述

2021年6月17号,我们研制的神舟十二号火箭带着三名航天员,随着大地剧烈的震颤,被送上了遥远的太空,开启了一场为期三个月的探空任务。

三个月后,也就是9月17号,按照原定计划,神舟十二号应该以预定的轨道返回地球,这天,在万众瞩目之下,三名宇航员成功落地,此次飞行任务圆满完成。

可是细心的人却发现了异常,对比发射线后神舟十二号的状态,回来的时候,飞船明显已经由白色变成了灰黑色,一些外壳甚至还出现了脱落的情况,可以说发生了面目全非的变化,此次探空究竟发生了什么事情呢?

升空

其实这并不是第一次,之前还有一次类似的案例发生在嫦娥五号身上,当探测器带着样本回来的时候,返回舱基本也已经变得焦黄,那么究竟为什么会出现这些问题,我们大概还得从源头抓起。

飞天并不是一件容易的事情,在大气层之内,飞行器需要克服的是自身的重力,这并不难,飞机等许多飞行物都能够做到。

在脱离大气层之后你会感受到一股来自地球产生的外有引力,如果没有所处应对措施,飞船就会出现失控,这个过程一旦撞上什么流离的陨石,基本就没有挽救的可能了。

即便足够幸运,一路惊险躲避,但长期在大气层中受到空气的摩擦,会导致船体的温度上升,也会引发很多的事故。

所以要想保证飞船的安全,我们需要寻找到一个合适的轨道和高度,既能保证安全,又能以最小的动力维持飞行,这在物理学上得出了三个速度。

他们分别是航天器能够环绕地球的最小发射速度7.9公里每秒、摆脱地球引力朝其他目标行驶的第二宇宙速度10.848公里每秒,以及想要脱离太阳系需要达到的第三宇宙速度16.7公里每秒。

这还只是起飞的第一步,保证飞船能够行驶到预定的轨道,之后的每一步都充满着极大的风险。

对于那些并不需要回收的卫星等航天工程来说,它们只需要保证在距离地球上百公里的高度,稳定自己的运行即可。

不过这里虽然空气稀薄,但还是存在着一些微薄的空气阻力,等时间一长,空气摩擦就会给飞行器带来一定程度的损耗,所以想让飞行器经久不衰基本是不可能的,如果不定期维护的话,总有一天它就会被地球的引力吞噬,坠落到陆地上。

对于载人飞船来说,新闻资讯其难度显然更大,尤其是在飞船返航的时候,他不能再以升空的思路,利用速度狠狠的“撞”回地球。

因为还有引力的加持,飞船很有可能会失控,所以只能利用高度自然衰减的方法回到地面。

载人飞船的返仓过程

飞船的返航主要分为四个阶段,首先它需要调整自己的方向,保持与来时的正反方向,然后启用制动减速装置开始尝试降低运行轨道高度。

这个阶段会从四百公里左右一直降到一百四十公里,然后推进舱回合返回舱发生分离,让分离舱以原先的反方向和角度进入大气层。

其中的进入角度十分关键,因为如果角度偏小,返回舱的冲力不够,会被大气层直接弹回太空;如果角度过大,返回舱一旦进入大气层后加上重力的加持,飞行速度只会更快,大气层和舱体的快速摩擦容易引发爆炸等事故。

等到距离地面一百公里的高度时,也就是大气层和外天空交界的卡门线的位置,大气层内部的空气开始与舱体产生剧烈的摩擦,温度甚至可以达到上千度,也就是这个过程导致的舱体变黑。

虽说考虑到太空航行的时候会遇到强烈的高温,所以舱体表面由防止烧蚀的涂层,但是它的原理是要是遇到高温产生汽化从而降低舱体内的温度,而这种反应随着舱体运行速度的增快而变强,在外部高温的情况,舱体内部还能保持二十度左右正常的室温。

整个过程十分惊险,因为一旦舱外出现了任何缝隙,热空气流入舱内,宇航员面对束手无策的高温最后只能壮烈牺牲了。

当返回舱来到距离地面是十公里的时候,舱体会自动展开一个一千多平米的巨大降落伞,让舱体维持着十米每秒的速度缓缓下降。

直到最后的1.5米左右,反推力火箭会再一次对舱体进行减速,降到五米每秒,这个冲击力也让原本就黑黢黢的舱体雪上加霜,同时扬起的黑色烟尘也会附着在舱体之上,让它显得饱经风霜。

结语

这样看来,飞船在返回的过程中变黑也是一个正常的现象,只要目标天体自身拥有大气层,那么面对航行之中的巨大摩擦力产生的热量,舱体就会无可避免的变黑。

这种过程倒像是给飞船授予了一个勇士勋章,以此来“嘉奖”它成功了完成任务,带着人员安全抵达。

每次载人航天都是一个惊险的旅程,因为任何一位宇航员的牺牲都是对国家对人民沉重的悲痛。任何人都不希望类似苏联十一号悲剧的发生,明明是凯旋而归的英雄,最后却因为一个阀门的事故牺牲在了天空之中。

为此,研制人员只能更加重视飞船的质量和精度,不仅要保证飞船没有任何一个螺丝钉的失误,同时也要考虑到面对高温、高压的环境,飞船船体能否承受得住,舱体内部的温度是否会受到很大的影响。

向无数为航天事业默默奉献的工作者致敬!



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