當前位置:首頁 > 時事 > 正文

神舟十三号成功着陸!為什麼飛船返回時劇烈燃燒,升空時卻不會?

神舟十三号已經成功在東風着陸場着陸!三位航天員翟志剛、王亞平和葉光富終于平安返回地球了!這是中國載人航天史上又一裡程碑時刻,神舟十三号任務的圓滿成功,将會拉開中國空間站全面建造的大幕。

三位航天員在空間站上生活和工作了長達183天的時間,這是中國航天史上最久的一次載人太空飛行任務。時隔半年,三位航天員終于回到了地球上,回到了祖國的懷抱中。

神舟十三号返回艙經受住了考驗,把三位航天員安全帶回來了。返回艙的外表面有些部分看起來黑黢黢的,在返回時經過了高溫灼燒。但在發射升空時,神舟飛船卻不會經曆這樣的過程,這是為什麼呢?飛船在返回時究竟經曆了怎樣驚險的考驗呢?

神舟十三号從地面發射升空時,這是一個從速度為零開始的加速過程。用于發射飛船的長征二号F遙十三火箭,其起飛重量可達497噸。再加上地球表面附近的大氣層非常稠密,所以火箭加速十分困難。

火箭在大氣層内飛行時,速度并沒有那麼快,與空氣的相互作用沒有那麼強烈,不會讓飛船燃燒起來。而且在飛船外面,還有整流罩的保護,這能防止氣動加熱效應對飛船産生影響。

火箭發射升空約120秒後,逃逸塔分離,此時火箭的高度約為39公裡,速度約為1.65公裡/秒。到了80公裡高的空中,火箭離開了稠密的大氣層。當高度超過110公裡時,飛船穿過大氣層邊緣進入太空中,整流罩被抛掉,飛船直接暴露在太空中。

在大氣層内飛行時,火箭的速度沒有超過3公裡/秒。進入太空後,空氣阻力變得非常微弱,此時4枚助推器已分離、一二級已分離,消耗了大量燃料的火箭變輕了很多,所以火箭就能繼續加速到7.7公裡/秒,最終進入軌道。

當神舟十三号返回時,飛船先與空間站分離。在撤離空間站後,神舟飛船進行第一次姿态調整,然後軌道艙被分離,返回-推進艙組合體繼續前進。由于采用快速返回技術,飛船隻需要繞地球轉幾圈,就能找到返回時機。

在進行第二次調姿後,發動機點火制動,飛船速度降下來,脫離原來的軌道,開始進入返回軌道。飛船從将近400公裡高的軌道上下降,一直降到145公裡時,再次調姿,然後推進艙被分離。返回艙載着航天員繼續下降,建立正确的再入姿态角,準備再入大氣層。

返回艙的再入角度很關鍵,如果角度太小,返回艙将會被大氣層彈到太空中,無法返回,這就像石頭在水上打水漂那樣。如果角度太大,返回艙再入的速度過快,将會産生過高的溫度,導緻飛船有可能被燒毀。

返回艙以大約1.6°再入攻角進入大氣層,此時速度可達7.9公裡/秒。返回艙以如此快的速度在大氣層中穿行,這會強烈壓縮飛行前方的空氣,由此産生巨大的氣動加熱效應,讓返回艙外表面的溫度升高到上千度。

為了應對這樣的極端高溫,返回艙外面覆蓋着蜂窩狀防熱材料,它們在高溫燒蝕後,會帶走巨大的熱量,讓返回艙的内表面溫度隻有大約30℃,身穿艙内航天服的航天員不會感到有多熱。

在此期間,返回艙的外面是高溫等離子體,航天員通過舷窗能夠看到壯觀的景象。此時,飛船與地面的通信受到等離子體的幹擾而中斷,這就是所謂的“黑障區”,持續大約4分鐘。

經過大氣層的充分減速後,返回艙的速度降為200米/秒。在10公裡的高度,返回艙的引導傘、減速傘、主降落傘依次打開,防熱大底抛掉。在主降落傘的作用下,返回艙繼續減速,直到降為3.5米/秒。在距離地面1.2米的地方,反推火箭啟動,返回艙以安全速度在地面上着陸。

有些人可能會說了,為啥不讓降落傘一開始就打開減速呢?原因有兩方面,一方面是返回艙再入時的速度太快,一開始空氣比較稀薄,降落傘起不到多少減速作用。

另一方面,返回艙與空氣發生相互劇烈作用後,還會産生上千度高溫,如果早早打開降落傘,無疑會被燒毀,根本無法讓返回艙減速。隻有到大氣層足夠稠密,返回艙的溫度和速度足夠低時,降落傘才能起到有效的減速作用。

最後,讓我們一起熱烈歡迎神舟十三号的三位航天員回家!

你可能想看:

有話要說...

取消
掃碼支持 支付碼