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?![](http://image.uc.cn/s/wemedia/s/upload/2024/ebc571ac4e0b36105ec5ca582e115ecd.jpg)
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?
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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。
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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。![](http://image.uc.cn/s/wemedia/s/upload/2024/27a2733879ae2f0b88181bca724ec6ca.jpg)
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。
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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。
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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![](http://image.uc.cn/s/wemedia/s/upload/2024/f63ee6dfa492e936be479b0c1b350969.jpg)
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?
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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。
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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。
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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。
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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。![](http://image.uc.cn/s/wemedia/s/upload/2024/f29fe234eb6067b348e784bb71f34793.jpg)
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。
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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![](http://image.uc.cn/s/wemedia/s/upload/2024/eec03f60075c2240ce8a56a975762610.jpg)
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。