几乎被烧得面目皆非,神舟十二号返回地球时到底经历了什么?

几乎被烧得面目皆非,神舟十二号返回地球时到底经历了什么?】目前 , 神舟十二号飞船已经安全返回地球了 。 通过对比发射前后的画面 , 我们可以看到神舟十二号飞船的前后变化巨大 。 在发射前 , 飞船外部看起来非常干净整洁 , 但是在返回后却看起来像被烧烤过那样 。
下图是嫦娥五号探测器的返回舱 , 在返回舱的表面有一些区域几乎已经是黑不溜秋的 , 外壳有一些区域神舟看起来已经有脱离现象 。 这是怎么回事?飞船返回舱在返回地球时到底经历了什么?
几乎被烧得面目皆非,神舟十二号返回地球时到底经历了什么?
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卫星、飞船这些飞行器的速度非常快 , 一般都超过第一宇宙速度7.9公里每秒 , 有一些甚至可以达到或接近地球的第二宇宙速度11.2公里每秒 。 当飞行器以这么快的速度环绕地球飞行时 , 可以飞行很长时间都不会掉下来 , 因为离心力与重力相抵消 。 不过由于在地球轨道附近仍有稀薄的空气 , 不可避免会给这些飞行器带来阻力 。
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虽然空气阻力在短时间内不会导致飞行器的飞行速度、高度明显下降 , 但是长年累月后 , 这些飞行器最终还是会掉下来 。 载人飞船想返回地球时不能依靠速度、高度自然衰减来实现 , 因为这个时间非常长 , 很多飞船的飞行时间可能只有几天 , 所以飞船在返回地球时一般都要启动发动机减速、制动来降低速度 。
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第一阶段:神舟十二号飞船先与空间站分离 , 然后逆时针转动了90° , 随后又逆时针旋转了90° , 推进舱在前方 , 而返回舱位于后方 , 与之前的朝向相反 。 推进舱启动发动机进行制动减速 , 从近400公里的高空开始降低轨道 。
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第二阶段:当返回舱、推进舱组合体下降到距离地面大约140公里时 , 返回舱与推进舱分离 , 返回舱选择好恰当的再入大气层姿态角准备进入大气层 。 如果角度过大 , 返回舱可能会冲入大气层 , 而角度过小 , 返回舱就可能会被大气层弹出去 , 有点像打水漂 。 此前 , 嫦娥五号探测器返回舱以接近第二宇宙速度返回大气层时 , 曾经以“打水漂”的方式在大气层中减速 。
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第三阶段:当返回舱下降到100公里的高度穿过“卡门线”时 , 空气密度变大 , 返回舱与大气摩擦 , 让返回舱周围的温度急剧上升到几千摄氏度 。 让返回舱的周围燃烧起来 , 最终原本干净整洁的舱外部就被烧得黑不溜秋的 。
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这个过程是最惊险的环节之一 , 如果返回舱外壳的隔热效果不明显 , 对于宇航员来说无疑是危险的 。 如果返回舱出现裂缝或者小孔 , 几千摄氏度的空气也会涌入返回舱内 , 造成悲剧 。 前苏联的联盟11号飞船在返回地球时由于返回舱的压力阀门被震开 , 舱内3名宇航员全部遇难 。 虽然温度高 , 但是科学家为神舟飞船的返回舱研制了防热材料 , 能够保护舱内宇航员的安全 。
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第四阶段:随着返回舱下降到距离地面大约10公里时 , 就会打开减速伞继续降低速度 , 搜寻队员也发现返回舱降落 , 就会前往着陆点附近等待搜救 。 在即将到达地面时 , 返回舱就会启动反推发动机进一步降低速度 。 从拍摄到的画面 , 我们可以看到返回舱在着陆前的一瞬间 , 地面扬尘四起 。
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只有在降落有大气层的星球时才会出现这样的情况 。 如嫦娥五号探测器在登陆月球时就没有燃烧起来 , 探测器的上升级从月球表面起飞到达月球轨道完成样本交接后 , 再如受控降落月球表面 , 也没出现类似的现象 , 所以它原本是怎样的就是怎样的 。
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在正常情况下 , 环绕地球飞行的卫星最终都会坠入大气层 , 只是时间的问题而已 , 有一些卫星可能几个月就会再入大气层 , 有一些卫星可能需要几年、几十年甚至更长时间才会重返地球 。 由于卫星不需要搭载宇航员 , 在完成使命以后就会被抛弃 , 所以不需要考虑这些卫星残骸再入大气层时的高温问题 。