古詩詞大全網 - 成語經典 - 為何飛船穿越大氣層,只有返回時才發生燃燒?這是啥原理?

為何飛船穿越大氣層,只有返回時才發生燃燒?這是啥原理?

最令人興奮的就是我國航天領域的幾個大事件,6月17日升空的第壹批中國空間站航天員,已經完成了為期三個月的太空任務,他們要趕在中秋之前的9月17日返回地面。而與此同時,天舟三號貨運飛船與長征七號遙四運載火箭組合體,已經在9月16號當天垂直轉運至發射區,並計劃9月20號發射升空。“兵馬未動,糧草先行”,天舟三號貨運飛船將為神舟十三號提前運送物資到空間站。根據航空航天新聞報道,神舟十三號在十月份運載第二批航天員進入中國空間站,具體是哪壹天,暫時沒有官方通告,我們耐心等待就好。那麽問題來了,為什麽神舟十二號返回到神舟十三號發射之間的時間間隔如此之短?神舟十二號返回地面時,返回艙為什麽會發熱燃燒?

1、神舟十二號返回與神舟十三號發射的時間間隔,其實並不長

神舟十二號返回到神舟十三號發射的時間間隔,最長不會超過壹個月時間,而且在此期間,天舟三號還要發射升空。按照以往人們對火箭發射印象,不該有如此密集的頻率,那麽這次航天任務的時間間隔為何如此之短呢?如果妳經常關註航天科技或者對國際空間站有所了解,那麽妳不但不覺得時間間隔短,反而會提出神舟十二號返回與神舟十三號發射的時間為什麽要錯開這樣的問題?因為按照國際空間站的做法,宇航員的輪換和工作交接是在空間站內完成的。也就是說上壹批宇航員返回地球之前,下壹批宇航員就已經升空了,他們在距離地面400公裏處的空間站內完成工作交接,之後前壹批宇航員再返回地球。

這種在軌輪換的好處是可以更好的完成工作交接,在空間站上完成的信息傳達也更加準確,同時可以避免空間站出現無人空置期。

事實上我國空間站在建成以後,也會執行在軌輪換,屆時返回地球的飛船與再次升空的飛船,不僅沒有時間間隔,甚至會出現任務時間重疊的情況。

另外,神舟十二號航天員返回地面之後,空間站處於無人空置狀態,為了盡可能縮短空間站的空置期,避免空間站長時間處於無人照料的狀態,神舟十三號在最短的時間內發射升空是必然選擇。

當然,神舟十三號已經處於待命狀態才是關鍵。其實在6月17號神舟十二號時,神舟十三號就已經準備就緒,壹旦神舟十二號出現緊急情況,神舟十三號可以馬上發射,進行緊急救援。

也就是說神舟十三號早就具備了發射條件,而且可以說神舟十四號在十月初神十三發射之時,也會處於待命狀態,這是我國的壹種緊急預案方式。

所以說,神舟十二號返回與神舟十三號發射之間的時間間隔並不長,在2022年中國空間站建成之後,甚至在航天員返回之前,下壹批航天員就已經抵達空間站了。

他們要在空間站進行在軌輪換,保持中國空間站長期有人照料,是航天規劃的任務之壹。

2、為什麽飛船只有在返回時才會燃燒?

如果妳看過神舟十二號返回的直播或者相關視頻,主播和專家們會不斷的為大家講解返回艙的返回過程,其中就包括返回艙與空氣摩擦產生高溫的原理。

9月16號8時56分,神舟十二號載人飛船就已經與空間站天和核心艙成功實施分離。分離之後的神舟十二號,還進行了壹次飛船與空間站組合體的繞飛及徑向交會實驗,為後續的載人飛船任務奠定技術基礎。

在神舟十二正式啟程返回地球之前,飛船還要環繞地球飛行十幾圈,每圈1.5個小時。航天員在此期間,做好返回地面前的各種準備工作,作息時間與地面同步。

神舟十二號返回艙與軌道艙進行脫離,返回艙從距離地面高度393公裏處逐漸下降,在進入大氣層之前,還要完成推進艙的分離。

返回艙進入大氣層之後,艙體表面與大氣層中的空氣成分發生劇烈摩擦,產生上千攝氏度的高溫。在此高溫環境下,返回艙將於地面信號失去連接,也就是進入了黑障區,這個過程對航天員的考驗是最大的。

在神舟十二號返回的直播視頻中,專家介紹到,返回艙以7.3公裏/的速度沖進大氣層,此時的動力勢能是巨大的。而大氣層的摩擦作用可以使返回艙的速度降下來,與此同時返回艙的表面溫度達到了上千攝氏度,這是勢能向熱能的壹個轉變。

當返回艙降到距離地面10公裏左右的高度時,返回艙的降落傘就會打開,並拋掉防熱大底,下降速度也將至3.5米/秒。在距離地面1米左右時,啟動反推發動機。9月17日下午1點34分,神舟十二號載人飛船返回艙,成功降落在東風著陸場預定區域!

從整個返回過程中我們了解到,返回艙與大氣摩擦產生的高溫燃燒,不過返回艙表面都是耐高溫材料,並不會影響艙內的溫度。而且這個摩擦生熱的過程,就是勢能轉化為熱能的過程,這樣返回艙的速度才會降下來。

事實上,神舟十二號在發射升空時,也會面臨空氣的摩擦而生熱,但摩擦產生的熱量還不至於燃燒起來。神舟十二號剛升空時,由於空氣的巨大阻力,上升速度並不是非常快,壹般在3公裏/以內,這個速度還不足以讓飛船燃燒起來。

當超過距離地面100公裏處的卡門線後,空氣變得稀薄,火箭的速度也加快了,但此時火箭與空氣的摩擦減少了,火箭的整流罩就會分離,載人飛船的速度再加速至7.9公裏:秒。

3、結語

神舟十二號三位航天員已經安全著陸,他們即將前往療養中心進行至少三個月的療養恢復。

他們為中國航天事業做出了偉大的貢獻,在此向聶海勝、劉伯明、湯洪波以及所有為航天事業奉獻的工作人員致敬!

接下來要發射的天舟三號,是我國11次中國空間站建設任務中的第四次發射任務,神舟十三號發射之後,“問天”和“夢天”兩個實驗艙將於2022年發射升空。

此次神舟十二號返回與神舟十三號發射的時間是錯開的,未來中國空間站建成以後,在軌輪換將成為常態,屆時就沒有間隔時間了!