同样是从外太空返回,为何神舟飞船降落有烟尘?而嫦娥六号却没有

5楼的男人 2024-06-25 23:19:59

北京时间25日14时07分,嫦娥六号在太空旅行53天后,成功降落在内蒙四子王旗预定着陆场中,至此,意味着嫦娥六号圆满完成任务。

嫦娥六号创造多项第一

嫦娥六号此次创造了多项第一:世界上首次月球背面采样返回、首次在月球背面无人干预的情况下,实现自动采样。并且还是全球首个从月球背面起飞的探测器。

此次嫦娥六号采样期间,还完成了一个突破,那就是实现逆环月轨道的设计和控制技术。除了以上这些外,嫦娥六号首次实现了多国合作,搭载他国多项科学仪器,共同完成探月的壮举。

除了以上这些外,嫦娥六号在返回的时候,再现了“打水漂”的绝技,返回器在距离地面高度约120公里的时候,这个高度在卡门线附近,被认为是大气层与外太空的交界线。

在这个高度的时候,嫦娥六号以11.2公里/秒的第二宇宙速度一头扎入大气层中,实施了初次气动减速。

当速度下降到预定高度的时候,返回器在印度洋上空跳出大气层,此次跳出大气层达到最高点的时候,返回器在引力的作用下,开始滑行下降,再次进入到大气层中,实施二次启动减速,也就是俗称的“打水漂”。

从嫦娥六号返回的一系列动作来看,我国已经熟练的掌握了“打水漂”这项技能,在精准可控的情况下,让处于第二宇宙速度的探测器,安全返回地面。

在距离地面10公里高度时,嫦娥六号返回舱打开了预备的降落伞,最终稳稳的降落在预定区域内。

这次虽然是“打水漂”的方式降落,但是从附近救援人员赶过去的速度来看,这次的降落精度更高,甚至被在场的工作人员拍摄到整个降落的过程。

正由于嫦娥六号降落画面被拍摄下来了,在对比以往神舟飞船降落过程的时候,发现有不一样的地方。那就是神舟飞船在着陆末端,也就是靠近地面的时候,会突然腾起一阵烟雾,而嫦娥六号降落过程则比较平稳,并没有一些烟尘腾起。

那么同样是从外太空返回,为何神舟飞船会火光四溅,烟尘滚滚,而嫦娥六号则是如此平静呢?

神舟飞船降落后为何烟尘滚滚?

很多人第一次看到神舟飞船降落,快到达地面的时候,会突然冒出火光,腾起的滚滚烟尘把整个飞船的返回舱都淹没了。这时候会心里一紧,还以为飞船出了什么故障。

但是看神舟飞船降落次数多了后,就会知道,这只不过是神舟飞船降落时候的正常现象,其目的是为了保证返回舱内航天员的安全。

神舟飞船虽然与嫦娥六号一样,都是从外太空返回地球,但是其返回的速度却又很大的不同,神舟飞船返回的时候,一般都是以7.9公里/秒左右的第一速度返回地球。

在返回的时候,首先会与推进舱分离,然后制动发动机点火,飞船脱离原来的轨道进入地球轨道中,在距离地球轨道140公里高度时,返回舱大约以7米/秒的速度进入大气层,在这个过程中飞船与空气剧烈摩擦,温度急速上升,到达上千摄氏度。

在这个过程中会经历一段黑障区,此时飞船与地面的通信会中断,飞船底部的温度会达到2000多摄氏度。

在经过激烈摩擦后,空气阻力的存在,会导致飞船的速度急速下降,在距离地面10公里高度的时候,返回舱的降落伞随即被打开。

此时飞船的速度降低到8米/秒,并且以这个速度到达地面,换算成为时速就是28.8公里/小时,很多人对这个速度没有概念。

这个速度是国家三级运动员百米跑步的速度,一般三级运动员100米的成绩是12.64秒,换算下来就是7.9米/秒左右。

很难想象,如果一个运动员以百米跑的速度,撞击到墙面会是什么感觉,因此8米/秒的速度对于神舟飞船内的航天员来说,速度还是太快,因此速度还要降低。

我国首次载人航天时候,由于准备不足,导致杨利伟在落地的时候,速度虽然降低下来,但并未降低到一个理想速度,最终还是导致杨利伟出现了磕碰。

而此时降落伞都用上了,想要进一步降速,那就只能在飞船上想办法了,因此,会在飞船返回舱上加装了一个反推发动机。

当返回舱距离地面1米的时候,反推发动机就会点火,将速度降低到1米/秒,让航天员轻轻落到地面上。

由于反推发动机是突然爆燃,在这个过程中会释放巨大的能量,因此会看到火光,而在反推的过程中,巨大的冲击力会在周围扬起一片灰尘,因此会看到滚滚烟尘把返回舱淹没,但是这些都是正常现象。

为何嫦娥六号返回舱没有使用反推发动机?

嫦娥六号虽然与神舟飞船一样,都是从太空返回地球,但是,其初始速度要高很多,达到了第二宇宙速度,也就是11.2公里/秒。

如果以这个速度直接进入地球的话,那么返回舱不仅要承受十几个G的过载,并且速度更快,与大气摩擦更加激烈,有可能还未到地面就燃烧殆尽。

因此,就要想办法降低返回舱的速度,降低速度的方法有很多,例如:可以在地球轨道上转圈,利用地球轨道上的微弱空气进行减速,只不过这种方法耗费时间非常漫长。

还有一种办法就是选择一条太空长廊,利用空气密度,以及特定的角度进入地球大气层,拉长降落距离进行降落,像美国阿波罗载人飞船,以及一些行星探测器返回地球的时候,都是选择这种方法。

这种方法虽然也是可以返回地球,但是有一点不好,那就是风险太大,对空气密度以及切入角度要求非常高,一个不好不是被弹出大气层,就是速度过快导致飞船坠毁。

除了以上方法外,还有一种方法,那就是中国目前在使用的“打水漂”降落方法,即便是NASA也认为这个降落方法,是最安全的降落方法。

然而,这种降落方式并不是每个国家都能掌握,目前正在熟练掌握这项技术的,就是我国了。这种方式说起来简单,但是做起来就非常难了。

当嫦娥六号返回舱以11.2公里/秒速度进入大气层后,会进行第一次减速,在飞行一段时间后,跳跃出大气层,在滑行一段时间后,然后再次进入到大气层中。

由于第一次滑跃的时候,与大气摩擦降速,速度降低到7.9公里/秒左右,也就是说经过第一次滑跃后,再次进入到大气层中的时候,嫦娥六号返回舱已经从第二宇宙,降低到第一宇宙速度了。

这个速度就与神舟飞船返回地球时候的速度一样,既然速度与神舟飞船速度一样了,那么后续返回流程也就差不多了。

嫦娥六号返回舱也是在距离地面10公里打开降落伞,然后利用降落伞的阻力进一步降速,这个时候嫦娥六号返回舱就与神舟飞船不同了。

由于神舟飞船上面会坐有航天员,因此其体型更加庞大,重量也更重一些,即便有降落伞,因此在距离地面的时候,速度也还有8米/秒。

嫦娥六号返回舱由于体型小,更轻一些,依靠降落伞,最终速度仅3-5米/秒,如果这个速度,上面有航天员的话,那么还是有磕碰的风险。

我们都知道嫦娥六号是一艘无人探测器,因此不存在这样的风险,以这个速度降落的话,完全不会对返回舱中的样品和仪器造成损坏,因此就没有比较加装反推发动机。

这也是为何在看到嫦娥六号降落的时候,没有火光,也没有烟尘,就是随着降落伞落地了。可以想见的是,当下次我国载人登月返回后,嫦娥返回舱就不会如今天这样降落了,为了航天员的安全着想,还是会有火光,也会有烟尘飞起。

最后,嫦娥六号返回,那么有关嫦娥六号上的样品,也已经让美国垂涎欲滴了,不知道这次会不会给美国呢?

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