神舟十三号成功着陆!为什么飞船返回时剧烈燃烧,升空时却不会?

神舟十三号成功着陆!为什么飞船返回时剧烈燃烧,升空时却不会?
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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 。
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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 。
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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?
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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 。
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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 。
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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 。
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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 。
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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 。
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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 。
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