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神舟十一号飞船成功着陆「神舟十一号飞船着陆时间地点」

时间:2022-11-25 10:23:27来源:搜狐

今天带来神舟十一号飞船成功着陆「神舟十一号飞船着陆时间地点」,关于神舟十一号飞船成功着陆「神舟十一号飞船着陆时间地点」很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

很多人都有一个疑问,航天十三号升空的时候,上面的字儿都能看得清清楚楚,可是回来后,返回舱表面烧成了一个碳球。

还好宇航员们都穿着宇航服,不用担心高温带来的影响。

神舟十三返回舱颜色泾渭分明,一边黑黝黝一边金灿灿

想要知道为何飞船在发射和返回过程中的天壤之别,我们就得明白火箭是怎么升空的?飞船又是怎么返回的?这个过程中有什么危险吗?以后的返回舱能够避免被烧成碳球吗?神舟十三号已经成功着陆,人们却在好奇:为什么飞船返回时剧烈燃烧,升空时却不会?

细看神舟十三返回舱燃烧后的表面

火箭是怎么升空的?

许多人存在一个误区,就是认为想要飞出地球,必须在火箭发射速度上达到第一宇宙速度。

其实不是,想要离开地球进入预定轨道围绕地球旋转,只需要在离开的那一瞬间达到第一宇宙速度就可以了,发射时候的速度没有硬性规定。

第一宇宙速度为7.9km/s

所以这就解开了第一个疑问,为什么飞船升空的时候外壳不会熊熊燃烧,因为速度根本就没有我们想象中的快!

我们都知道,地球上存在空气摩擦,在大气层内,速度越快摩擦就越大,被消耗的能量也就更多,火箭携带的燃料都是经过精确计算的,每一克都必须用在刀刃上,所以在升空过程中需要尽可能地少被摩擦,所以火箭的升空速度一般只有每秒一公里多。

球受到空气摩擦的示意图

随着火箭越升越高,空气的密度也在下降,当达到80千米高度的时候,空气十分稀薄,此时的火箭在燃料的推动下,速度已经是接近每秒3公里。

当达到100公里的高度时,这里就是太空与大气层的分界——冯·卡门线,飞过冯·卡门线,飞船就进入到了太空环境,此时的飞船速度依旧没有达到第一宇宙速度。

大气的垂直分层结构

真正达到第一宇宙速度,是在进入太空之后,这会儿没有了空气阻力,燃料燃烧产生的能量,能最大限度地用在飞船本身,让其瞬间从3公里/秒增加到7.9公里/秒,之后进入预定轨道围绕地球运转。

而飞船回来则和它升空完全是两码事,真的是一个天上,一个地下。

目前已发射的神舟系列载人飞船绕地球一圈约为90分钟

飞船回来都要经历什么?

飞船返航的时候,已经是任务执行完毕,这会儿飞船上剩余的燃料已经很少了,所以是依靠地球的引力回来的。

用最后剩下的燃料改变运行轨迹,使返回舱与地球的夹角为大约1.6度,这样就可以关闭发动机,完全凭借地球引力被吸入大气层。

而这个时候的起始速度就是第一宇宙速度:7.9公里/秒,是升空穿越大气层时候的3倍以上。

忽略空气阻力,物件在地球表面自由下落的加速度为9.8m/s2

以这样的速度坠入大气层,返回舱与气体粒子们来一次巨大的摩擦,这过程中产生的热量,足以将外壳的材料烧得发红、发烫。

嫦娥五号返回舱燃烧概念图

大气层中还存在各种电离子,这样的摩擦还会干扰电磁波,影响返回舱与指挥室的通讯,造成失联。

从80公里到35公里的这片区域内,被称为黑色障碍区,宇航员处于一个无信息的状态,完全得凭借自己的经验处理。

虽然进入大气层之后有空气阻力,但是这本质上仍然是落体运动,如果不人工减速,可能会直接把地面砸一个坑。

返回舱的平稳着陆测试

因此在距离地面差不多10公里的时候,返回舱需要打开降落伞,这里的降落伞有三个,开伞顺序分别是引导伞、减速伞和主伞。

主伞就是我们常见的那个巨大无比的降落伞,与空气的接触面积足足有1000多平方米。

但是它不能突然打开,不然速度减少得太厉害,会让舱内的宇航员出现身体不适的情况,对宇航员的心脏不好,并且以这个时候的下落速度,贸然打开会让伞面受到巨大的空气冲击,材料承受不起。

环帆伞:“镂空”让气流通过维持稳定,阻力面兜住气流减速

所以使用一个引导伞,一是为了调整好返回舱的姿势,尽量让底面着地,二是为了做一个准备。

之后打开减速伞,它的作用就是减速,因为它和引导伞面积都不大,因此打开没多久就不用了,当速度降到一定程度时,才打开巨大的主伞,让返回舱缓慢降落。

当返回舱落地后的一瞬间,连接的伞绳立马自主切断,这是为了防止风吹得降落伞拖动返回舱在地上滚动,给宇航员造成伤害。

神舟十二号返回舱着陆时及时切断了降落伞

至此,宇航员们才平安返回地球!

在返回的过程中会遇到哪些危险?

这样惊心动魄的返回之旅,也存在着很多危险因素。

历史上的哥伦比亚航天飞机,在返回之前掉了一块零件,最后导致整个航天飞机解体,7名航天员在里面瞬间被高温蒸发了。

哥伦比亚号不幸遇难的七名航天员

前苏联的联盟11号,在返回过程中压力阀掉落,3名宇航员直接被暴露在了太空环境中,舱内气压瞬间变为0,宇航员直接窒息,体液沸腾,最终遇难。

三名罹难宇航员

由于进入大气层那一瞬间的速度实在是太快了,巨大的摩擦会让返回舱外表的温度上升到1000摄氏度以上,如果材料和制作工艺不过关,回来的过程中就会因为一点点小问题,酿成亿点点的错误。

飞船毁了还可以再造,可是宇航员没有了,那是整个人类的损失,培养一名宇航员并不容易。

嫦娥五号返回舱也是一个“碳球”

此外,返回舱不一定降落在指定的位置,比如我国常用的降落点是内蒙古的四王子旗,但是也不能保证它每次都能准确降落。

所以在宇航员平时还需要学习如何处理突发情况,比如降落在了海上,或者计划之外的地方。因此返回舱内配备有求救物品,如信号弹、救生衣等。

就算已经平安落地,可是返回舱依旧在工作,它必须及时平衡舱内与舱外的气压,让宇航员快速适应地面的环境,同时也能为之后打开舱门做准备。

如果这个时候返回舱罢工了,宇航员们穿着的宇航服就能起到继续保护的效果。这是当初那3位牺牲在太空的宇航员提供的教训。

我国宇航服的气压为40千帕左右,相当于海拔7千米的气压

所以说,即使落地,宇航员们依然还面临着挑战,既然这个返回方式这么危险,为什么不换一种方法呢?

为什么不换一种方式?

为什么不在进入大气层之后反向加速,让返回舱的速度降下来?这样的摩擦就不会太大,也就不会出现整个返回舱被火烧、火烤的事情。

神舟十三号重量超过8吨,运载量都是经过精密计算的

其实这样的方法的确有效,可是太费燃料,本来在返回的时候所剩的燃料就不多了,并且这样的成本还更高,需要额外提供能量,传统的返回方式只需要借助地球的引力即可。

要知道飞船携带的物品必须严格计算,如果要用反向加速的方式降落,就必须额外携带燃料,增加了飞船的负担。

因此想要立马放弃这种返回模式,现在来说还不太可能,它依然是航空航天的主流。

不过这也不代表人类会安于现状,未来一定会出现更安全的降落,至少不会每次都经历黑色障碍区,返回舱也不用被烧成这样,说不定还能重复使用,节约每次的成本。

向无数为航天事业默默奉献的工作者致敬!

宇航员的每一次执行太空任务,都是将自己的生命置之度外,他们肩负的,不仅是国家、人民,还有全体人类的希望。

每一位宇航员从被选上再到完成任务,会历经磨难,甚至付出生命的代价,可以说航天的进步,不仅建立在科技的进步上,还建立在前面宇航员带回来的宝贵数据,甚至是生命上。

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