宇宙飞船返回地球时,为何要冒着被烧毁的风险,高速穿过大气层?

魅力科学君 2022-12-31 17:17:15

宇宙飞船返回地球的时候,总是会以极高的速度穿过大气层,在此过程中,飞船会与空气发生剧烈的相互作用,并因此而产生高温,进而使飞船表面的温度上升到上千摄氏度,如此高的温度,对飞船形成了严峻的考验,有可能只是隔热系统稍微出了一点问题,飞船就会被高温烧毁。

那么问题就来了,宇宙飞船返回地球时,慢慢降落不行吗?为何要冒着被烧毁的风险,高速穿过大气层呢?下面我们就来聊一下这个话题。

想要宇宙飞船慢慢地降落,就需要将其自身的速度大幅降低,怎么做呢?你首先想到的可能就是利用降落伞来减速,但这种方法却是不可行的,为什么呢?因为当宇宙飞船返回地球时,其速度实在是太快了。

相信大家对“三大宇宙速度”都不陌生,简单来讲就是,在无需额外动力的情况下,第一宇宙速度能使宇宙飞船环绕地球运行,第二宇宙速度能使宇宙飞船摆脱地球的引力束缚,第三宇宙速度能使宇宙飞船摆脱太阳的引力束缚。

第一宇宙速度又称“航天器最小发射速度”,显而易见的是,宇宙飞船要执行任务,其速度至少也要达到第一宇宙速度,而在返回地球的时候,宇宙飞船也会具备同样的速度,第一宇宙速度有多快呢?大约每秒钟7.9公里,以这样的速度,大概只需要1.4个小时,就可以围绕着地球赤道跑一圈。

(注:第一宇宙速度并不是一个固定的值,7.9公里/秒是地球表面的第一宇宙速度,随着高度的增加,其数值会出现一定程度的降低,比如说在空间站的高度,第一宇宙速度大概就是7.8公里/秒)

如此高的速度是人类目前能够制造出的任何降落伞都是无法承受的,只要一打开降落伞,立刻就会被空气形成的巨大阻力撕扯成碎片,另一方面来讲,即使降落伞的强度足够高,它也会与空气发生剧烈的相互作用,进而产生上千摄氏度的高温,在这种温度下,任何降落伞都将很快就被烧毁。

那给宇宙飞船提供反向的推力可不可行呢?答案依然是否定的。从理论上来讲,把一个速度为第一宇宙速度的物体减速到速度为零,其消耗的能量与将一个物体的速度从零加速到第一宇宙速度是一样的。

这就意味着,如果我们想通过给宇宙飞船提供反向推力来让其慢慢地降落,就需要在发射宇宙飞船时额外携带大量的燃料,而想要把这些额外的燃料送上太空,又需要比它们多得多的燃料来提供发射时的动力,以人类现有的发射能力来讲,这根本就不可行。

所以在返回地球时,我们只能让宇宙飞船高速穿过大气层,尽管这会使飞船面临被烧毁的风险,但在此过程中,空气阻力也会使飞船的速度持续降低,当飞船的速度降低到一定的程度时,我们就可以利用降落伞或者反向动力将其进一步减速,并最终让飞船安全降落到地球表面。

总的来讲,目前采用的方法大概可以分为“弹道式”、“滑翔式”以及“跳跃式”,其中“弹道式”就是让宇宙飞船直接向地球表面坠落,“滑翔式”则是让宇宙飞船像滑翔机一样在大气层中滑翔,并借此延长减速所需要的时间。

相对而言,“跳跃式”的技术含量最高,简单来讲,这种方法就是让宇宙飞船像“打水漂”一样在大气层顶“跳跃”,并在此过程中持续消耗飞船的动能,从而大幅延长减速的时间,使得飞船能够更加安全地在地球表面着陆。

值得一提的是,我国的“嫦娥五号”返回地球时,正是采用了“跳跃式”,该探测器于2020年11月24日发射升空,并于同年12月17日凌晨携带着1.731公斤月球样本顺利返回地球,在经过“太空打水漂”之后,“嫦娥五号”精准地在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆,这无疑彰显了我国在航天领域的强大实力。

好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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67 阅读:27098

评论列表

用户10xxx37

用户10xxx37

12
2023-01-10 11:13

说白了技术不够而已。花里胡哨说那么多都没说到真正的重点上。。技术够了,什么都是浮云。

老姜 回复 03-01 17:40
燃料不够。

皮蛋瘦肉粥

皮蛋瘦肉粥

9
2023-01-01 18:49

总的来说就是燃料不行做不到用燃料减速,

坚持到底 回复 01-05 12:19
成本问题,能加速自然能减速。

皮蛋瘦肉粥 回复 坚持到底 01-07 04:45
比如马斯克回收火箭?

tb88432030

tb88432030

8
2023-01-01 14:46

你吃饭的时候为什么要咀嚼?直接吞不行吗?

笑看神棍阴谋论者狂欢 回复 01-02 16:28
抬个杠:实际上可以不咀嚼直接咽,只是影响消化吸收。还可以绕过消化吸收直接静脉注射

一朵浮萍 回复 笑看神棍阴谋论者狂欢 01-09 20:23
伙计,别抬了。工地明天又来两车水泥了,工头说搬不完就不没有钱给你[得瑟][得瑟][得瑟][得瑟][得瑟]

影子

影子

7
2023-01-03 16:24

慢慢降落不是不行,是太费钱了[笑着哭]

伊洛

伊洛

5
2023-01-01 10:44

多孔瓷板组成中式折叠伞,装在飞船头部。瓷板的多孔装填铜银等低熔点金属,挥发给伞降温。 伞为飞船挡高温气流,并减速。

一朵浮萍 回复 01-09 20:26
兄弟,别种地了,明天带上你的犁耙来中科院上班。这里还院长的位置还缺着。[得瑟][得瑟][得瑟][得瑟][得瑟][得瑟]

伊洛 回复 一朵浮萍 01-09 21:53
兄弟,别混UC了。你得努力当上人大委员长,好提拔兄弟我去中科院。[呲牙笑][呲牙笑]

手机用户

手机用户

5
2023-01-01 04:21

大气层是如何形成的..

打发时光 回复 01-02 02:01
地球自身的质量造成地球周围时空的弯曲这样就束缚到气体了!

风起涧声乱诗意满秋林。 回复 01-04 19:32
大气层又称臭气层,是你和我放的臭屁而形成的[得瑟]

摇摇乐

摇摇乐

5
2023-03-01 09:30

主要还是运费太高,舍不得用燃料来减速!

打发时光

打发时光

4
2023-01-02 01:58

目前主要是借助各大行星的引力弹弓效应进行远距离飞行,其实有更好的方法,那就是搭上彗星的顺风车,这样还有机会到太阳系外飞飞呢!

用户13xxx60 回复 03-01 05:20
那是不可能的,着陆被撞坏。引力弹弓,但慧星引力太小了

打发时光 回复 用户13xxx60 03-01 12:04
可以在彗星上着陆

言不美

言不美

4
2023-01-04 16:37

吃饱了撑的!外太空又没招你惹你,人类为什么总去捣乱?

人生如茶 回复 01-07 19:00
不要把无知当做自己炫耀的资本

灰太狼 回复 03-02 20:55
你没有用过导航吗?

阿只狐狸

阿只狐狸

4
2023-01-08 16:02

大家都把地球自转的速度都给忽略了,举个例子,一个旋转着的车轮,你要登陆车轮的表面,明白了吧

骆驼 回复 03-27 02:36
以同样的速度顺着登陆不行吗?

为你我受烈日烤 回复 03-03 01:42
不明白

陪你到最后

陪你到最后

4
2023-01-10 07:37

在飞船上安装翅膀,在返回地球时打开翅膀滑翔下落,减缓速度,然后在打开降落伞

僵尸世界大战

僵尸世界大战

4
2023-03-26 12:06

冲出大气层达到宇宙第一速度是为了摆脱引力安全达到预订轨道,要是返回你搁这自然落是落不下来的

悟道

悟道

3
2023-01-03 05:25

贫道有一宝物,入水则水分水道现,升天则气分气路开,皆来去自如也!

老姜

老姜

3
2023-03-26 13:46

尼玛,不能用降落伞是因为太空没有空气,不是速度太快。第一宇宙速度也不是这么定义。

5plus5

5plus5

2
2023-01-01 14:30

返回可以反冲,低速降落,这要消耗燃料。

用户10xxx12

用户10xxx12

2
2023-01-01 23:49

打水漂那个阻力好些 跟刹车点刹一样

枯百草

枯百草

2
2023-01-03 23:27

就是必须克服地球追随太阳的速度!

神枪手

神枪手

2
2023-01-03 21:33

我觉得滑翔式最好,在高太空空气稀薄时,利用滑翔机的方式慢慢减速慢慢下降,用滑翔翼来控制

灰太狼 回复 03-02 20:56
估计也不行。速度太快了

CRH43700kilometers

CRH43700kilometers

2
2023-01-04 21:45

着急回家

手机用户

手机用户

2
2023-01-04 19:37

地球上的水是循环保持不变还是被动的逐渐减少?…

游戏红尘 回复 01-05 08:46
明显是增加的,,去海边看看就知道了

家在运河边

家在运河边

2
2023-01-05 15:53

好文[红脸笑]

君无戏言

君无戏言

2
2023-01-11 10:25

会不会是后边有人追杀[呲牙笑]

甘肃博石建筑装饰工程

甘肃博石建筑装饰工程

2
2023-02-28 18:01

可以,你明天从30层楼往下跳体验一下看能慢吗

用户18xxx94

用户18xxx94

2
2023-03-27 08:08

冇见过世面

无兵的国度

无兵的国度

2
2024-05-07 06:46

什么是“穿过”?慢慢降落就不穿过了吗?

鲜切菊花种植

鲜切菊花种植

1
2023-01-01 20:34

航天飞机怎么缓速降落的?

用户15xxx33

用户15xxx33

1
2023-01-03 05:12

谢谢作者!

大实话

大实话

1
2023-01-04 21:00

跳楼的时候为什么那么快,慢慢落地不好吗[吐舌头眯眼睛笑]

孤独的行者

孤独的行者

1
2023-01-04 23:04

我记得每次降落都打开很大降落伞,这是怎么回事。

九漏鱼 回复 03-01 23:32
返回仓经过最开始的一段磨擦燃烧后,速度越来越小,直到表面不燃烧了,就可以开降落伞了。

用户10xxx66 回复 02-28 12:33
减速,分几次减速,不能一次完成,速度太快

用户10xxx81

用户10xxx81

1
2023-01-13 22:51

想停刹不住!

璀璨星河

璀璨星河

1
2023-01-15 00:32

美国航天飞机怎么返回的?

我行我素 回复 03-26 13:38
哥伦比亚号返航时了解一下

nevor

nevor

1
2023-01-14 18:39

别找理由,现在科学家思维固化,难道只有化石燃料能推动物体吗?只要有这个固化思维,人类永远没有突破,你不是被同行打败的,打败你的是跨界!

nevor 回复 03-03 17:46
先把惯性质量和引力质量分清再说吧?你不光物理不行,语文也不行,在从头到尾看看我的评论吧!

nevor 回复 03-03 10:04
这就是为何有些科学家一直在研究反重力也就是反引力,如果有方法反重力,是不是相当于没有质量

兔兔鱼鱼

兔兔鱼鱼

1
2023-03-01 00:54

核动力,没成熟

如是我闻

如是我闻

1
2023-03-01 19:39

让潘子和嘎子在下面吹牛逼就可以拖住飞船慢慢降落了

用户88xxx58

用户88xxx58

1
2023-03-26 18:03

宇宙有空气吗?[点赞]小编[呲牙笑]

用户14xxx92

用户14xxx92

1
2024-05-07 02:32

慢慢降到太平洋找不到你[呲牙笑][呲牙笑]

沿途自有风景

沿途自有风景

1
2024-05-06 22:09

可以用产生的高温转为电能而深度应用

九天揽月

九天揽月

1
2024-05-07 11:24

那你为什么不在飞船返回时跳上太空拖着他慢慢下降呢?

一抹深蓝

一抹深蓝

1
2023-01-04 00:21

开始从轨道脱离就打开降落伞呢?初始速度没有那么快吧?

灰太狼 回复 03-02 20:57
相对于地球,初始速度就是第一宇宙速度。如果是月球返回,可能速度还要更高

王超

王超

2023-01-03 14:31

假设地球和月球一样的大气层那就麻烦了,估计都不能返回利用了

国宝级精神分裂实验对象

国宝级精神分裂实验对象

2023-01-07 12:17

晚上回来不就冷了

韭菜花开

韭菜花开

2023-02-28 13:22

科技水平不够

荒野守望者

荒野守望者

2023-03-01 23:18

为什么不在返回舱底部安装推进器,用来减速

灰太狼 回复 03-02 20:59
需要燃料。带不了那么多燃料。上天时有火箭。一般飞艇携带的燃料,只能够修正轨道,和变轨返回用

weisen0618

weisen0618

2023-03-01 22:43

热障音障黑障,这三障以黑障最险,无线电都是中断状态。既阻挡人类探索太空的大障碍,同时也是地球的三道保护伞。

文天峰

文天峰

2023-03-01 23:23

美国航天飞机怎么做的?

骆驼

骆驼

2023-03-27 02:55

必需以等一宇宙速度每秒7点多公里以上才能飞出地球吗?慢慢飞出去不行?只要有推力,而推力大于重力这样也不行?比如太空电梯可不可以慢慢爬出地球引力范围之外?这问题科教书说得不明不白

用户17xxx89

用户17xxx89

2023-03-27 22:39

不是人为可控制的特别是这过程

魅力科学君

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