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神舟十二号返回时有多惊险,为啥航天器只有在返回时燃烧?

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天舟三号的成功发射,为神舟十三号任务提前送去了物资。此时太空中同时有两艘我们的货运飞船——天舟二号和天舟三号。

在神舟十二号任务完成之后,为了给天舟三号预留出后向对接口,天舟二号已经通过绕飞转移到了前向对接口。


对于货运舱来说,天舟二号的任务并没有结束,它将在前向对接口继续为组合体提供助推剂。

等到神舟十三号来了之后,天舟二号就会被机械臂抓取悬空,同时呢也是为了先一步验证关键技术。因为后面还有问天、梦天两个舱段在未来发射。


等到货运舱完成所有的任务之后,它就会带着空间站里的垃圾,坠入大气层销毁,完成最终的使命。


为什么航天器只有在返回的时候燃烧?

我们都知道大气层对地球有着很重要的保护作用,很多小天体在撞击地球之前就已经在大气层燃烧完了。

为什么航天器在发射的时候没有燃烧,反而在回来的是出现燃烧现象呢?根本原因就在于速度。


航天器发射的过程中是不断克服重力向上的过程,这是一个速度从0不断增加的过程。

大气层的密度分布并不均匀,等到火箭带着航天器达到轨道速度的时候,大气已经非常稀薄了。


而且火箭也配备有隔热罩,可以减少低层较厚大气的影响。

但是返回的时候就不一样了,航天器的速度是从第一宇宙速度下降,随着高度的降低重力以及阻力会越来越大,所以航天器外部的温度非常高。


在返回过程中,导致航天器产生热量的方式有两种,一个是空气与航天器之间摩擦产生的热量,当然这个影响比较小。

导致航天器燃烧的最重要原因则是压缩下的绝热加热,因为航天器在返回的时候比较快,导致其比前面的空气速度快。

这样造成的后果就是航天器前面的空气堆积,压缩产生高温。


为什么飞船返回舱不会燃烧?

载人飞船不同于货运舱和卫星,载人飞船是需要安全返回地球的。要想了解其中的奥秘,我们来看一看神舟十二号是如何返回地球的?

首先神舟十二号飞船的最前端是轨道舱,中间是返回舱,后端是推进舱。要想返回地球,第一步就是与轨道舱分离,不断的降低轨道高度。


因为返回舱的外形属于上窄下宽的样子,在返回的时候必须大底要朝前,所以需要一个姿态的调整。

因为钝性物体朝前,可以在返回时在物体前方形成一个冲击波。这样会让热量与物体之间保持一定的距离,同时减缓降落速度。

在进入大气层之前,推进舱会和返回舱分离,推进舱坠入大气层烧毁。返回舱则会选择一个合适的角度进入大气层,这个角度是经过精确计算的。

如果角度太小,返回舱无法顺利进入大气层,如果角度太大,返回舱会加速进入大气层,面临烧毁的后果。

再往下就是最稠密的大气层,也是面临最大困难的一段距离。为了确保返回舱安全返回,这就需要一个隔热罩。


在返回过程中,由于气动效应,返回舱的头部温度可以达到1650℃。在这个过程中由于贴近返回舱的气体被分解和电离,在返回舱外部形成一个等离子层。

这个等离子层会吸收反射电磁波,所以在这一阶段返回舱是与地面完全断绝联系的,也就是黑障阶段。


保护返回舱的安全就要看隔热罩的作用了,首先隔热罩的材料要高强度以及耐高温。在隔热罩最外面是一层“烧蚀材料”,这种材料可以在燃烧中带走大量温度。

等到与地面40公里左右的距离时,返回舱将会与地面重新建立通讯,并且在10公里距离的时候打开降落伞。


首先打开的是引导伞,等到速度降到200米每秒,再打开减速伞,等到速度达到70米每秒,最后打开主降落伞。

这个降落伞非常大有1200平米,可以使返回舱的速度下降到6米每秒。在距离地面1米的时候,使用发动机反推,使返回舱的速度下降到3米每秒。


这4台着陆反推发动机,每个都能产生3吨向上的推力。除此之外返回舱底部还有减震材料,目的就是为了航天员安全着陆。

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