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神舟十七号着陸!傳回艙畫面曝光:燒得黑不溜秋,到底經曆了什麼

作者:璀璨科學

從中國空間站撤離、艙段分離、再入大氣層、打開降落傘、啟動反推發動機,最後安全着陸到地面,神舟十七号飛船凱旋歸來了!從2023年10月26日發射升空,到2024年4月30日傳回地球,神舟十七号的3名航天員在中國空間站内生活、工作了半年時間。

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相信很多朋友都看了神舟十七号飛船傳回地球的過程,和之前的那些神舟載人飛船以及俄羅斯、美國的載人飛船傳回地球的過程其實是一樣的,載人飛船都需要經過一系列的操作才能安全着陸到地面。和美國載人飛船返航有一個不同之處,那就是大陸和俄羅斯的載人飛船都是在陸地着陸,而美國則選擇在大海降落。

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其中的一個原因就是美國的基地遍布世界各地,海面上還有大量美國的艦艇,他們的飛船降落到大海時,附近的艦艇可以快速來到相關海域展開救援、打撈工作。

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雖然着陸的地點不同,但是中國、美國、俄羅斯的載人飛船在重返地球時,都不可避免出現一個問題,那就是飛船傳回艙的外部都會被燒得黑不溜秋、面目全非。這到底是怎麼回事?飛船返航時到底經曆了什麼?

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飛船返航時到底經曆了什麼?

飛船在生産過程中,外表都是非常幹淨整潔的,即使是在發射升空以及在外太空飛行的過程中,飛船外部也不會變黑。此前神舟十七号航天員抵達中國空間站後沒多久,神舟十六号飛船就從中國空間站撤離了。當時神舟十六号撤離時,神舟十七号航天員透過舷窗拍下了神舟十六号撤離的畫面。

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從航天員拍攝到的畫面中,我們可以看得到神舟十六号在脫離空間站組合體單獨飛行時,外部也是非常幹淨、整潔,白白淨淨的。但是當飛船從外太空傳回地球後,傳回艙就變得黑不溜秋了。這其實也說明了飛船返航的過程是驚心動魄的,充滿了危險。

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此前航天員王亞平在接受采訪時就談到了乘坐飛船傳回地球時的感受。王亞平表示,乘坐飛船傳回地球時,透過飛船舷窗可以看到飛船傳回艙外部的景象,飛船傳回艙外部好像被熊熊大火包圍着,燒得通紅,甚至還能聽到火在燃燒的呼呼聲。這樣的幹淨就像是在《西遊記》的煉丹爐裡那樣。

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在3月份,SPaceX公司的星艦火箭進行了第三次軌道級測試,雖然正在這次試飛過程中也出現了問題,但是它成功進入了軌道,還在外太空中飛行了一段時間。當時星艦火箭返航再入大氣層時就失去了聯系。

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從星艦傳回的畫面中,當它準備再入地球大氣層時,火箭的尾部溫度快速上升,開始形成一道火光,外部的溫度上升到1000多℃,外部也是以被燒得通紅了。這其實就是航天器從外太空返航時會遇到的場景,這是沒法避免的事情。不過,這樣的情況在登陸月球時卻不存在,這到底是怎麼回事?

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重返地球和登陸月球的過程有一個共同點,也有一個不同點。共同點就是航天器在着陸之前的飛行速度都非常快,而不同之處就在于地球有濃密的大氣層,而月球則沒有大氣層。重返地球和登陸月球過程航天器出現燃燒與否的原因就在于此。

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這些航天器在太空中飛行時速度都非常快,以神舟十七号飛船為例,它在從中國空間站組合體撤離後,速度超過7公裡每秒,當它以這麼快的速度重返地球大氣層時,在空氣阻力的作用下,氣動加熱效應自然也就非常強烈。随着它不斷下降高度,空氣密度越來越大、空氣阻力越來越大,氣動加熱效應越來越強烈,外部溫度也是以急劇上升,達到一兩千℃。

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而航天器在登陸月球過程中,雖然飛行速度也非常快,但是由于月球表面幾乎是真空狀态,幾乎不存在空氣,是以航天器登月是“猶如無人之境”,不存在什麼氣動加熱效應,外部的溫度自然也就不會變化了。

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2020年,我們的嫦娥五号出征月球,登陸到月球表面采集樣本後傳回地球。當時嫦娥五号探測器在登陸月球過程中就沒有出現劇烈燃燒的情況,外部不會變黑,但是當它帶着月球樣本重返地球時,卻經受了接近3000℃的高溫灼燒。在降落到着陸場後,嫦娥五号探測器的傳回器外部也是被燒得黑不溜秋、面目全非。

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當然,雖然飛船重返地球大氣層時會劇烈燃燒起來,但是這樣的現象并不會持續下去。在外太空飛行時飛船速度超過7公裡每秒,但是重返大氣層後,速度越來越慢,在打開降落傘前它的速度已經下降到幾百米每秒了。是以氣動加熱效應也會随着它的高度不斷下降、速度不斷減慢而逐漸消失,燃燒的現象也随之消失。

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即使飛船在返航時需要經受高達1000-2000℃的高溫灼燒,但是神舟十七号飛船傳回艙并不會被燒壞,内部的溫度維持在30℃以下。這是因為載人飛船傳回艙經過特殊的設計,能夠保護飛船内的航天員凱旋歸來。

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航天器重返地球大氣層時會劇烈燃燒起來,其實也有一個好處。很多航天器在執行完飛行任務後,都沒法回收,像那些衛星、火箭殘骸等。當它們結束飛行任務後,就會自行重返地球,然後在大氣層中劇烈燃燒起來化為灰燼,一般都是隻有少量殘骸沒法完全燃燒殆盡而掉下來,一般也是掉到大海或者無人區。如果這些航天器在重返地球時不會劇烈燃燒起來,那幾噸重的衛星、火箭殘骸砸到地面的話,破壞力是相當驚人的。