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神舟十八号出征!飛船返航時外部被燒得面目全非,發射時為何不會

作者:璀璨科學

4月25日,神舟十八号飛船成功發射,航天員葉光富成為大陸第二位重返中國空間站的航天員!在此前的神舟十七号任務中,航天員湯洪波成為了大陸重返中國空間站的首位中國航天員,而在參加神舟十二号、神舟十七号任務的基礎上,航天員湯洪波也成為了大陸在軌時間最長的航天員,累計在軌時間接近9個月了。不過,這一個紀錄即将要被航天員葉光富打破了。

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在2021年10月,航天員葉光富和翟志剛、王亞平一起執行了神舟十三号飛行任務,在神舟十三号任務中,這3名航天員在中國空間站内生活、工作了6個月。現在航天員葉光富乘坐神舟十八号飛船成功發射升空了,計劃飛行6個月,也就是說,當葉光富結束神舟十八号飛行任務後,他的在軌時間将會達到1年,到時候将會成為大陸在軌時間最長的航天員。

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神舟十八号出征

在4月25日晚上,神舟十八号飛船成功發射升空,将3名航天員葉光富、李聰、李廣蘇組成的飛行乘組送上太空,開啟了為期6個月的太空飛行之旅。說到神舟十八号飛船,大家其實都可以說是印象深刻了。

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因為這艘飛船在半年前就開始走進大家的視線,當時神舟十七号飛船發射升空之時,神舟十八号飛船就開始了待命值班狀态,時刻準備着,為神舟十七号的航天員們保駕護航。在進行了差不多半年的待命值班狀态後,神舟十八号飛船轉入發射階段,現在已經發射升空去執行下一個階段的飛行任務。

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按照計劃,神舟十八号飛船的3名航天員在軌期間将會完成多達90餘項試驗、實驗,有一些科學實驗還是大陸首次進行的。例如他們将會實施國内首次在軌水生生态研究項目,以斑馬魚和金魚藻為研究對象,在空間站内建立穩定運作的空間自循環水生生态系統,實作大陸在太空培養脊椎動物的突破。除此之外,他們還将會實施國際上首次植物莖尖幹細胞功能在軌研究。從這些任務的安排來看,神舟十八号的航天員們将會創造很多首次。

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除了這些科學研究外,航天員們還需要完成一系列的常态化工作,其中一項工作就是要和神舟十七号的航天員乘組完成在軌交接、輪換,當完成交接輪換後,神舟十七号飛船就會撤離傳回地球。在10月下旬,神舟十八号飛船就會傳回地球,而在傳回地球之前,神舟十八号的航天員還會迎接神舟十九号航天員的到來,到時候再次完成在軌交接、輪換工作。

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在空間站營運階段,航天員出艙活動也成為常态化的事情,按照計劃,神舟十八号的航天員們将會完成6次載荷貨物氣閘艙出艙任務和2到3次出艙活動。而在出艙活動過程中,航天員們需要對艙外管路、電纜及關鍵裝置安裝碎片防護加強裝置,還需要根據情況展開艙外巡檢工作。

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飛船返航為何被燒得面目全非

相信很多朋友都看到了飛船發射升空的過程,也曾經見過飛船傳回地球時的畫面,兩個不同的場景下,飛船遇到的情況截然不同。同樣是穿過地球大氣層,為什麼飛船在發射升空的過程中不會劇烈燃燒起來,在傳回地球的過程中卻劇烈燃燒起來,飛船傳回艙外部還會被燒得面目全非、黑不溜秋呢?

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返航時為什麼會劇烈燃燒:原因其實很簡單,在外太空飛行的航天器速度相當快,近地軌道的航天器飛行速度達到或者接近地球的第一宇宙速度,也就是差不多大的7.9公裡每秒。飛往更遠的月球、火星、金星之類的天體,航天器的飛行速度更快,一般都達到或者超過地球的第二宇宙速度11.2公裡每秒。當這些航天器以這麼快的速度重返地球時,免不了劇烈燃燒起來。

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因為地球是一個擁有濃密大氣層的星球,當這些航天器以相當快的速度闖入地球大氣層時,航天器外部的氣動加熱效應就會很強烈,外部溫度一般都會達到一兩千℃,甚至可以達到3000℃左右。這樣的情況隻出現在有大氣層的星球,探測器在登陸火星時也會劇烈燃燒起來。

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由于重返地球時,航天器外部的溫度相當高,是以航天器的外部就像是被熊熊大火包圍着。像火箭殘骸、衛星殘骸、貨運飛船、飛船推進艙、軌道艙之類的航天器重返地球大氣層時,就會直接在大氣層中劇烈燃燒化為灰燼。而載人飛船傳回艙則不會被燒壞,能夠安全降落到地面或者海面。

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這是因為航天員進入外太空或者從外太空傳回地球時,都是在飛船傳回艙内,他們會身穿艙内航天服。而飛船傳回艙的外部還塗有燒蝕材料、隔熱材料,在重返地球大氣層時,經受一兩千℃高溫的灼燒下,外部的燒蝕材料會脫落帶走大量的熱量。

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是以,我們看到載人飛船傳回艙重返地球時,就像是一個熊熊火球從天而降,後面還一路帶着火花。雖然經受這麼高溫的灼燒,飛船傳回艙并不會燒毀,内部溫度也很舒适。隻不過,在這麼高溫的灼燒下,飛船傳回艙的外部就被燒得黑不溜秋、面目全非了。

神舟十八号出征!飛船返航時外部被燒得面目全非,發射時為何不會

發射升空時為什麼不會燃燒:雖然都是穿過地球大氣層,但是飛船、火箭在發射升空的過程中,速度其實是很慢的。因為火箭、飛船組合體的重量本身就很大,一開始的加速度不大,是以在低空時,飛船、火箭組合體速度不快。

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随着燃料不斷燃燒,火箭、飛船組合體的重量不斷下降,速度越來越快了,但是進入高空後,空氣密度越來越小了,氣動加熱效應不足以讓火箭、飛船組合體外部的溫度達到劇烈燃燒起來的程度,自然也就不會出現劇烈燃燒的現象了。