神舟十六号我国成功发射的第一艘飞船是!飞船返回地球时剧烈燃烧,为何发射时不会?

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-06-14 09:37 标签： 我国成功发射的第一艘飞船是
2022-11-12 11:19
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把昨日还给我
在2022年11月9日天舟四号货运飞船从中国空间站组合体撤离了，在这一天，我们还有一个大动作，那就是天舟五号货运飞船和长征七号遥六运载火箭组合体垂直转运到了发射区。而这些操作也意味着天舟五号货运飞船发射进入了倒计时。
对于空间站来说，天舟货运飞船以及神舟载人飞船都是非常重要的，神舟载人飞船负责把航天员送上空间站并将航天员从空间站接回地面，而天舟货运飞船则负责为空间站运输各种物资、推进剂。我们的天舟货运飞船运输能力极强，单次发射任务就可以将多达6.5吨的物资送去空间站，一次发射任务就可以满足3名航天员在空间站内生活、工作6个月，1年只需发射2次天舟货运飞船就能维持空间站的正常运行了，使用效率非常高。
在2022年11月12日10时03分，长征七号遥六运载火箭成功点火，天舟五号货运飞船顺利发射升空，从天舟四号飞船撤离再到天舟五号货运飞船发射，时间间隔只有2天，这也说明了我们空间站的运营过程中，技术、经验都已经非常成熟了。
飞船返回时为何会燃烧 如果观看了这些火箭、飞船发射过程以及返回地球过程的视频，相信大家都会发现有一个很大的不同之处，那就是飞船在发射升空的时候并不会出现剧烈燃烧的情况，但在返回地球时却会剧烈燃烧。同样是穿过地球大气层，为什么会有这样的差异呢？以之前神舟十三号飞船返回地球的情况为例，当飞船返回舱进入大气层降落到地面以后，飞船返回舱的外部看起来就像是被烧得黑不溜秋那样，与发射之前的外观相差太大了，很明显就是飞船返回地球过程中经受了高温的灼烧。这是因为飞船发射升空的时候，一开始速度为0，随着火箭点火发射升空后，飞船、火箭组合体就获得了一个加速度。但是由于在发射初期火箭、飞船组合体的起飞重量非常大，再加上地面附近的空气密度非常大，所以发射初期火箭、飞船组合体的加速度并不是很大，加速相当困难。这就是飞船、火箭组合体在大气层中飞行时没法达到很快速度的原因。由于飞行速度不是很快，所以飞船、火箭组合体与空气的相互作用就相对较弱一些，气动加热效应并不会很明显，飞船、火箭外部就没有出现剧烈燃烧的现象。随着火箭的燃料不断燃烧，飞船、火箭组合体的重量会不断下降，加速度会越来越快，速度也会越来越快，但是随着它们不断上升，空气密度也会越来越低，特别是当飞船、火箭组合体穿过了外太空与地球大气层的界线的分界线卡门线后，几乎就没有什么空气阻力了，这时候气动加热效应几乎也就可以忽略不计了，自然也就不会出现剧烈燃烧的情况。当载人飞船返回地球的时候，飞船的飞行速度达到或者接近地球的第一宇宙速度7.9公里每秒，在环绕地球飞行几圈后，飞船就会找准进入大气层的“入口”、时机，以几公里每秒的高速闯入地球大气层。在下降的过程中，飞船受到的空气密度越来越大，产生的气动加热效应非常明显，所以飞船外部的温度急剧上升到上千摄氏度，从外部看起来就像是一个燃烧的火球。女航天员王亚平在接受采访时就曾经表示飞船再入大气层时外部烧得通红，就像太上老君的炼丹炉那样。如果是从月球、火星返回地球的飞船，进入大气层时速度会更快，表面温度会高达3000℃左右。这就是飞船返回地球时会剧烈燃烧，发射时不会剧烈燃烧的原因，能够燃烧的主要因素就在于飞船返回时速度非常快，而地球有一个浓密的大气层。如果飞船是降落到没有大气层的星球，那就不会出现燃烧的现象，例如飞船、探测器在登陆月球时就没有燃烧，因为月球没有大气层。也正是飞船高速进入大气层时会剧烈燃烧，所以载人航天的门槛非常高。虽然很多国家都具备了发射卫星、探测器的能力，但是很少有国家具备了载人航天的能力，因为他们都没有能力让飞船经受上千摄氏度高温的灼烧后将宇航员接回来。为了让执行飞行任务的航天员能够安全返回地球，载人飞船也是经过特殊处理的，在载人飞船返回舱外部覆盖着蜂窝状防热材料。当返回舱以极快的速度进入大气层时，执行烧蚀材料、防热材料就会带着大量的热量，从而保护了返回舱。虽然返回舱外部的温度高达上千摄氏度，内部的温度却只有30℃左右。返回搜狐，查看更多
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神舟十三号已经成功在东风着陆场着陆！三位航天员翟志刚、王亚平和叶光富终于平安返回地球了！这是中国载人航天史上又一里程碑时刻，神舟十三号任务的圆满成功，将会拉开中国空间站全面建造的大幕。三位航天员在空间站上生活和工作了长达183天的时间，这是中国航天史上最久的一次载人太空飞行任务。时隔半年，三位航天员终于回到了地球上，回到了祖国的怀抱中。神舟十三号返回舱经受住了考验，把三位航天员安全带回来了。返回舱的外表面有些部分看起来黑黢黢的，在返回时经过了高温灼烧。但在发射升空时，神舟飞船却不会经历这样的过程，这是为什么呢？飞船在返回时究竟经历了怎样惊险的考验呢？神舟十三号从地面发射升空时，这是一个从速度为零开始的加速过程。用于发射飞船的长征二号F遥十三火箭，其起飞重量可达497吨。再加上地球表面附近的大气层非常稠密，所以火箭加速十分困难。火箭在大气层内飞行时，速度并没有那么快，与空气的相互作用没有那么强烈，不会让飞船燃烧起来。而且在飞船外面，还有整流罩的保护，这能防止气动加热效应对飞船产生影响。火箭发射升空约120秒后，逃逸塔分离，此时火箭的高度约为39公里，速度约为1.65公里/秒。到了80公里高的空中，火箭离开了稠密的大气层。当高度超过110公里时，飞船穿过大气层边缘进入太空中，整流罩被抛掉，飞船直接暴露在太空中。在大气层内飞行时，火箭的速度没有超过3公里/秒。进入太空后，空气阻力变得非常微弱，此时4枚助推器已分离、一二级已分离，消耗了大量燃料的火箭变轻了很多，所以火箭就能继续加速到7.7公里/秒，最终进入轨道。当神舟十三号返回时，飞船先与空间站分离。在撤离空间站后，神舟飞船进行第一次姿态调整，然后轨道舱被分离，返回-推进舱组合体继续前进。由于采用快速返回技术，飞船只需要绕地球转几圈，就能找到返回时机。在进行第二次调姿后，发动机点火制动，飞船速度降下来，脱离原来的轨道，开始进入返回轨道。飞船从将近400公里高的轨道上下降，一直降到145公里时，再次调姿，然后推进舱被分离。返回舱载着航天员继续下降，建立正确的再入姿态角，准备再入大气层。返回舱的再入角度很关键，如果角度太小，返回舱将会被大气层弹到太空中，无法返回，这就像石头在水上打水漂那样。如果角度太大，返回舱再入的速度过快，将会产生过高的温度，导致飞船有可能被烧毁。返回舱以大约1.6°再入攻角进入大气层，此时速度可达7.9公里/秒。返回舱以如此快的速度在大气层中穿行，这会强烈压缩飞行前方的空气，由此产生巨大的气动加热效应，让返回舱外表面的温度升高到上千度。为了应对这样的极端高温，返回舱外面覆盖着蜂窝状防热材料，它们在高温烧蚀后，会带走巨大的热量，让返回舱的内表面温度只有大约30℃，身穿舱内航天服的航天员不会感到有多热。在此期间，返回舱的外面是高温等离子体，航天员通过舷窗能够看到壮观的景象。此时，飞船与地面的通信受到等离子体的干扰而中断，这就是所谓的“黑障区”，持续大约4分钟。经过大气层的充分减速后，返回舱的速度降为200米/秒。在10公里的高度，返回舱的引导伞、减速伞、主降落伞依次打开，防热大底抛掉。在主降落伞的作用下，返回舱继续减速，直到降为3.5米/秒。在距离地面1.2米的地方，反推火箭启动，返回舱以安全速度在地面上着陆。有些人可能会说了，为啥不让降落伞一开始就打开减速呢？原因有两方面，一方面是返回舱再入时的速度太快，一开始空气比较稀薄，降落伞起不到多少减速作用。另一方面，返回舱与空气发生相互剧烈作用后，还会产生上千度高温，如果早早打开降落伞，无疑会被烧毁，根本无法让返回舱减速。只有到大气层足够稠密，返回舱的温度和速度足够低时，降落伞才能起到有效的减速作用。最后，让我们一起热烈欢迎神舟十三号的三位航天员回家！

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