就現時而言,飛船的降落管道主要有2種,其中一種飛船在返回地球大氣層後可以像飛機那樣滑翔然後在機場著陸,如太空梭;另一種飛船則是先高速進入地球大氣層,然後通過一系列的减速後安全著陸到預定的著陸區。
綜合來說,太空梭能够精准在指定的機場滑跑著陸,在很多方面的優勢都是比較明顯的,為什麼我們不研製太空梭,而是採用傳統的飛船呢?不可否認,太空梭確實是有很多優勢,如能够精准降落、能够重複使用、運載能力强等,但是太空梭也有很多弊端,如造價高昂,維護成本、發射成本都非常高,安全係數低。
美國在上世紀一共造了5架太空梭,原本是希望重複使用的太空梭讓太空飛行的成本降下來,但是實際上每飛行一次費用高達5億美元,5架太空梭中有2架發生了解體爆炸,14名太空人囙此犧牲。最後,太空梭在2011年退出了歷史舞臺,取而代之的是傳統的飛船。
神舟十二號即將返回地球
現時在太空中飛行的航天器有很多,如我們的空間站、神舟十二號飛船等。自發射升空以來,神舟十二號飛船的3名太空人已經在太空中工作、生活了2個多月,在過去這幾十天時間內,我們的太空人完成了很多科學任務,還進行了2次太空行走。預計還有半個月左右,這些太空人就會返回地球,這一次飛船的著陸點公開了,並不是之前的四子王旗著陸場,而是東風著陸場,返回的管道就是前文提到的第二種,即進入地球大氣層後開啟降落傘减速,最後穩穩地停在著陸點附近。
四子王旗著陸場:這個著陸場位於內蒙古中部阿木古郎大草原,這是一個著名的航太著陸場,與美國甘迺迪航太中心主著陸場、美國愛德華茲空軍基地、俄羅斯載人航太主著陸場等世界著名的航天著陸場齊名,神舟一號至神舟十一號飛船都是在這個著陸場著陸的。在這裡,地域開闊、空氣能見度高,搜救人員可以快速展開救援,所以成為了神舟飛船著陸的首選地。
東風著陸場:這個著陸場位於巴丹吉林沙漠和戈壁帶,地域遼闊人烟稀少,也很適宜飛船著陸,所以是四子王旗的備用著陸場。神舟十二號飛船即將在東風著陸場著陸,這將首次檢驗東風著陸場的蒐索回收能力。
飛船返回時為什麼會燃燒?
相信很多朋友都看過飛船發射升空以及返回地球時的畫面,雖然在發射升空和返回地球的過程中,飛船都會穿過地球大氣層,但是面臨的情况卻大不相同。飛船在發射升空時一般不會出現燃燒的情况,而在返回地球時卻燃燒起來,這是怎麼回事呢?
其實,不僅僅是在返回地球時會燃燒,在著陸到有大氣層的星球表面時,都會出現類似的情况。如火星探測器在著陸火星的過程中,著陸器就變成了一個從天而降的熊熊火球,在燃燒一段時間後,著陸器就不再燃燒。
在發射升空前,飛船的速度一開始為0,在發射升空後,飛船的速度會越來越快,這時候氣動加熱效應越來越强烈,按理來說飛船的溫度會越來越高。但是隨著飛船的高度不斷上升,空氣密度越來越低,氣動加熱效應產生的熱量並不足以讓飛船燃燒起來。所以,我們在觀看飛船發射時一般是看不到飛船燃燒的畫面。
在返回地球時的情况就不同了。在返回地球之前,飛船的速度都很快,有一些飛船的速度甚至接近第二宇宙速度(如嫦娥五號返回艙在返回地球時的速度就非常快),當這些飛船以極快的速度進入大氣層時,氣動加熱效應是非常强烈的。隨著飛船的高度不斷下降,空氣密度越來越大,氣動加熱效應會非常强烈,飛船外部的溫度急劇上升,導致飛船看起來就像一個熊熊火球。不過,隨著飛船的高度不斷下降,空氣密度越來越大,飛船的速度越來越慢,氣動加熱效應會越來越弱,所以燃燒的現象並不會持續很長時間。
其實,不僅僅是飛船在返回地球時會出現燃燒的現象,我們看到的流星雨、熊熊火球其實也是一樣的原理。那些劃破天際的流星雨,在進入大氣層之前的速度也是非常快,但是當它們進入大氣層後就會劇烈燃燒起來,變成一道道絢麗的流星。
雖然飛船在返回地球大氣層的過程中會有短暫的燃燒現象,返回艙的外部溫度可能高達幾千度,但是這些現象對飛船內的太空人是沒有影響的。因為飛船返回艙表面塗有各種燒蝕資料,能够避免與大氣劇烈摩擦產生的高熱燒穿艙壁。為了避免局部過熱,返回艙一般還裝有滾轉調姿發動機,會通過自轉來均勻受熱。
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