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載人飛船返回地球時,返回艙和推進艙會分別進入大氣層。那為什么從來都只看到返回艙安全回到地面,卻沒見過推進艙呢?這是因為,推進艙在大氣層中燒毀了。那么,為什么艙體會在大氣層中燃燒呢? 在進大氣層后,航天器至少要經(jīng)歷三種力。引力只跟航天器質(zhì)量有關(guān),而其他兩個力則取決于航天器的速度——由空氣摩擦引起的阻力也取決于飛行器的流線型和空氣密度,鈍的物體比尖物體減速得更快;具有適當(dāng)空氣動力設(shè)計的航天器例如航天飛機,也會受到垂直于其運動的升力。 在太空飛船再入大氣層的過程中,由于飛船前方的空氣被強烈壓縮(而非飛船與空氣劇烈摩擦),導(dǎo)致飛船外表的溫度大幅度升高至1000度以上。為了保證飛船的安全,需要采取措施來應(yīng)對這種高溫。 當(dāng)飛船的速度完全減速時,巨大的降落傘將打開,進一步使飛船減速到每秒10米以上。當(dāng)中國神舟載人飛船離地1.4米左右時,還將發(fā)射一枚推力火箭,使飛船安全著陸。美國宇航局的航天飛機滑翔返回地球,當(dāng)它最終著陸時打開降落傘剎車。 隔熱罩設(shè)計人員用來估計峰值沖擊層溫度的近似經(jīng)驗法則是假設(shè)開爾文的空氣溫度等于以米/秒為單位的進入速度——這是數(shù)學(xué)上的巧合。例如,以7.8 km / s的速度進入大氣層的航天器將經(jīng)歷7800 K的最高沖擊層溫度。 |
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