返回舱落地,中国黑黢黢的,印度光亮如新,难道是中国技术太差?

以山爱科学 2024-06-20 05:19:51

说道返回舱黑黢黢的,很多人头脑中第一个想法就是,这有什么好解释的,不就是和大气摩擦,产生了大量的热,对返回舱外壳进行了灼烧,外壳不黑还以为你没上太空呢?

确实,这就是一个常识,很多人都下意识的忽略了。

但现在出现了一个不一样的,印度的返回舱放在哪里,如果不说这是一个使用过的返回舱,还成功落地了,你都以为它是刚刚生产出来,太新了。

所以当这个返回舱出现在人们的眼前,很多人下意识的以为,难道印度使用了什么高科技?

今天就围绕这个问题来说上一说。

返回舱如何返回?

想要把问题说清楚,最好了解一下返回舱返回的过程,再进行解释,这就好说了。

那么就以神舟七号的返回作为模板来看一看。

2008年的九月二十八号,下午十六点四十八分二十七秒,神舟七号开始了返回操作。

在这个时间点上首先要做的就是调整神舟七号的飞行姿态。

按照流程先向左转九十度。

注意这个角度,经过提醒估计很多人的脑海里会出现一幅奇怪的画面。

由于惯性使然,飞船依然保持原来的飞行方向飞行,但飞船的头部却与飞行方向成十字形。

也就是说用侧面保持原有的速度和方向进行飞行。

为什么有这种操作呢?

这是为了让推进舱、返回舱这两个部分和轨道舱进行分离的时候方便,如果是不改变飞船头部方向的话,一旦分离就会形成轨道舱追击推进舱和返回舱的局面。

毕竟返回舱想要返回,是需要刹车的,速度下来了,轨道舱因为惯性继续保持原有速度,相撞就成为了必然。

那么将两部分分离完成之后,轨道舱就被留在原来的轨道位置,作为一颗卫星使用了。

下一步就要进行降速处理。

返回舱和推进舱整体再向左转九十度,这个时候飞船的头部和飞行方向呈相反方向。

推进舱的发动机点火,这就相当于在飞船的飞行方向上给出了一个相反的力量。

飞船开始刹车减速。

坐在里面的宇航员因为是背对着发动机,所以感受到身体被狠狠地压在了座位上。

而原有的7.4公里每秒的速度,就会在不到三分钟的时间里,降速到一百米每秒。

可想而知宇航员身体承受的过载有多大。

扛过了这个阶段,飞船的轨道已经和大气层相交了,这个时候飞船就会向着大气层扎入,开始实施降落。

就这个阶段,全程都会被地面进行监控观察,警惕出现什么意外的情况,做好随时调整的准备。

这个调整就需要对推进舱的制动和方向进行调整,让整体得到最佳进入大气层的角度。

这个操作非常的麻烦,需要等待时机,在整体绕地球一圈以后,回到原来的位置进行操作。

这种操作有可能是一圈,或者是多圈才会达到标准。

说到这里,很多人会问了,为什么转一圈才能进行调整操作呢?

很简单,飞船要回到自己的国家,错过了这个位置,一旦返回,就会降落到其他国家,或者大海里去了。

接着说。

降落的过程中,起到最大作用的就是地球的吸引力。

飞船就会从最高点下降,神舟七号的最高点是三百三十公里(注:这个数据很重要)。

在整个下降的过程,地面要进行实时监控,而且地面上计算出来的降落地点,已经开始为寻找返回舱进行布局。

当时神舟七号的主着陆场,被划分成了一个长方形,四个顶点都搭配了一架直升机作为机动力量待命。

当然各种救援小组也到位了,就位于计算出来的着陆点附近二十公里的地方。

回头再来看看已经开始降落的神舟七号。

当飞船距离地面一百四十公里的时候,基本上要和大气层进行接触了。

这个时候,返回舱和推进舱就要完成分离,推进舱的工作也就结束了。

这个命令是返回舱内的宇航员进行操作的,分离后的返回舱和推进舱会沿着相同的轨道,向地面坠落。

不过推进舱是不可能到达地面的,因为它顶不住大气摩擦产生的高温。

首先是边边角角的地方被磨光,然后产生的高温开始对推进舱的各个部分进行侵蚀,最终导致整个推进舱解体。

解体后的推进舱,更加顶不住高温,会在高温下变的什么都不会剩下来。

当速度下降到一秒7.5公里的时候,返回舱基本上已经进入到了大气层密度比较大的区域了。

说道这里,有些人会想到一个问题,在上文中提到返回舱和推进舱的速度,因为刹车的原因将到了一百米每秒了,这里的速度怎么又提升了。

一百米每秒是水平速度,目的是为了让返回舱和推进舱的轨道切入大气层,现在说的一秒7.5公里是下降速度,不一样的。

其实说下降速度也不准确,应该是一种向下的滑翔(也就是斜向下)速度。

这种滑翔的距离大概要进行一万多公里,需要的时间也仅仅是二十多分钟而已。

返回舱和推进舱分离以后

返回舱距离地面八十公里到九十公里的时候,过载有0.3G到0.4G之间。

这个时候就需要对返回舱实施一个向上的力,用来减缓下降的速度。

说道这里,有些人会产生一个疑问。

从返回舱和轨道舱开始脱离的时候,返回舱的头部是向下的。

是不是返回舱降落到地面的时候,头部也会朝下呢?

答案是不会,因为在和推进舱分离之后,返回舱在下落的过程中会自动调整成底部朝下。

怎么就自动了?

这是利用了重心的原理,整个返回舱的底部会放置配重的金属铅,塞满了整个下部的空间,所以返回舱的重心是在底部。

而返回舱在下落的过程中,因为摩擦和地球的吸引力,底部就会自然而然的朝下降落。

这种操作,还有一点好处,会提升一点返回舱向上的力,毕竟底部面积大,遇到大气的阻力也就大,而且这个阻力是向上的。

当然这点阻力想要减速是不够的,需要发动机进行配合。

所以在返回舱的两侧有两台发动机,通过调整返回舱的飞行状态,来延长返回舱在大气层里运动的时间。

当然这两台发动机还有一个作用,就是调整返回舱返回的坠落点。

这个时候也是最危险的。

因为返回舱的速度非常的快,快的可以在返回舱的外边形成了一个等离子鞘。

什么是等离子鞘?

不用解释,只要知道它引起什么效果就行。

这个等离子鞘,就像是一层能量膜,将整个返回舱给罩在了里面,远远的看去就像是彗星一样拖着长长的尾巴。

作用是屏蔽掉了外界和返回舱的一切联系,这就是航天领域中最让科学家头疼的黒障。

黒障是在大气层的一个特定区域发生的,当然了在火箭上升的过程中不会出现,因为上升的速度不够形成黒障。

而这个时候,返回舱要承受非常高的温度,大约有1600K(1K等于272.15度),绝对的高温。

所以返回舱就需要一层防热层,这种高温的能量虽然可以进入到返回舱内部,但也只有一小部分而已。

所以返回舱内是感觉不到高温的。

这个过程中最麻烦的就是黒障,宇航员不知道外边发生什么了,只能凭借经验进行判断。

而地面能做的就是,不断的对返回舱进行测距,看看高度如何,速度如何,基本上做不了什么。

在整个降落的过程中,最主要的就是升力系统的维持(减缓下降速度)。

一旦升力系统出现问题,就需要后备方案顶上。

返回舱就会进入到旋转,然后转为弹道返回模式。

又是旋转,又是弹道的,一听就明白,这种模式有一定程度的危险性。

其实最早的飞行器进行返回的时候,都是采用这种模式,也算是一种安全返回模式。

整个过程中,不再使用升力减缓速度,就是依靠阻力来完成降速的。

宇航员最难受的就是旋转带来的不适感。

这种弹道返回模式,最麻烦的地方是它的坠落点的不确定性,据说最远可以和计算结果偏差五百多公里。

那么这个时候,搜救队伍就会变的庞大,伞兵都会参与到搜救中。

接着说正常降落。

当返回舱距离地面四十公里的时候,速度就会降到两公里每秒,等离子鞘就会消失,地面和返回舱又可以进行通讯。

(注:黒障持续的时间不到七分钟的时间。)

地面搜救就开始进入到最关键的时候,全部紧张的接受信号确定位置。

当返回舱距离地面十公里的时候,先是依次打开两个引导降落伞。

引导降落伞的作用是拉出主伞,毕竟主伞很大,有一千二百平方米。

而且一开始就让主伞承受太大的力,会让主伞的绳索崩断,引导伞的出现会给主伞一个展开的时间。

当主伞完全打开之后,内部的宇航员会感受到非常大的过载。

很快主伞就会将返回舱的速度控制在八米每秒的状态下。

随后装满铅块的底部就会和返回舱分离,这是一个重达三百公斤的大家伙,它会最先降落在地面上。

而这个底部也会引导地面的搜救队伍,确定返回舱降落的大概范围。

最终返回舱落地。

这是一套完整的返回舱返回地面的过程。

黑黢黢和崭新如初的对比

通过这个描述,就能感受到返回舱都经历了什么,又是摩擦生热,又是等离子鞘。

什么样的涂料能承受住这种考验?

烧成黑色绝对是理所当然的。

那么印度的返回舱为什么是崭新如初的,上面的涂料是高科技?

想太多了,印度返回舱返回时,距离地面的高度只有六十公里。

整个过程都是在大气层内部完成的。

上文提到过神舟七号距离地面最高点多少?三百三十三公里。

所以印度的返回舱摩擦生热产生的温度并不高,不足以烧掉那层漂亮的涂料。

最后说一句,中国的防热材料的水平是超过美国的。

看看神舟七号返回的过程,在地面上就要考虑到返回时遇到的问题,提前进行处理,还在小小的返回舱上,做了各种备选方案,就是为了让宇航员安全的降落到地面上。

0 阅读:3

以山爱科学

简介:感谢大家的关注