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标题: 为什么宇宙飞船返回地球时，要不惜燃烧代价，高速穿过大气层？ [打印本页]

作者: 散打王 时间: 2023-3-13 03:35
标题: 为什么宇宙飞船返回地球时，要不惜燃烧代价，高速穿过大气层？
你肯定不知道，在每一个宇航员完成太空探索之旅的返回地球时，都要履历一次生死之劫。在穿越玄色障碍区的4分钟里，返回舱将与地面指挥体系失去一切接洽，这段时间所发生的一切都必要宇航员独自面对，没人知道下一秒是否就会有灾难降临在这些巨大的先驱者身上。

在间隔地面35~80千米高度的大气层，被称为玄色障碍区，这里的气体常年处于高温摩擦后的电离状态，当返回舱降落时，这些离子会将返回舱紧紧包裹，通过微波发射的信号将在离子的阻隔下全部失效，返回舱与地面指挥体系的接洽也会被完全堵截。
这时，航天员能做的可能也只有忍受高速降落带来的不适和冷静的祷告，返回舱返回地球的姿态并不优雅，他要以每秒7.9千米的速度高速向地球坠落，由于高速坠落，返回舱外貌将于空气剧烈摩擦，所产生的温度将达到骇人的2000℃。

如今的技术水平并不能为所欲为地降落航天器返回舱，返回舱要围绕地球轨道不停寻找符合的倾角，只有当返回舱与地表夹角为三度时，才可以实行降落行动。一旦最佳夹角机遇错过，返回舱只能围绕地球轨道继承旋转，等候下一个符合夹角的出现。
玄色障碍征象是对所有的高空飞行器都面对的困难，不只有航天器返回舱，乃至卫星、洲际导弹等一些必要穿破大气层飞行的航空器都会受其影响。

可能你会迷惑，既然玄色障碍区这么危险，为什么不在返回舱中安装引擎，在高速下坠时反向加速抵消向下坠落的速度呢？
理论和实践总是有肯定的差距，从理论上来讲，这种方式可以极大地减缓返回舱的降落速度，可是不要忽略返回舱返回地球时的工作环境，那里的大气十分稀薄，是地球大气与真空环境的临界点，一旦反向点火，稍有不慎，返回舱将在反向作用的推动下重新返回宇宙，想要在地球轨道重新捕获返回舱的难度极高。

再者说返回舱的重量和空间都已经过无数次的反复验证，如果想要在返回舱加注燃料，那么返回舱的尺寸将比现有的返回舱大出许多。航天范畴并不是我们想象中的那么简单，减轻火箭负载的重量，才能最大限度的压缩航天成本。如果在返回舱中添加动力装置，航天成本将提拔数倍，现行返回舱的计划可以说是在有限成本下尽可能的增长航天发射频次的无奈之举，这也是航天员们为了人类太空探索事业做出的最巨大贡献。

如果添加动力装置不可，那么提前打开降落伞抵消航天器的下坠速度，应该是没问题的吧？这又回到了返回舱的工作环境，地球高空的大气远没有地表的丰富，稀薄的大气并无法提供足够支撑降落伞的空气分子，就算提早弹出降落伞，可能也会面对伞无法撑开的尴尬境地。而且在初始降落时的温度可以达到2000℃，以现有的技术尺度，降落伞绝对不可能蒙受如此高的温度，如果提早开伞降落伞将在高速摩擦中变为灰烬。返回舱以高速下坠回到地表是如今最便宜最实际的返回方式，固然他将以高风险作为代价。

为什么返回舱回到地表总是外表黝黑，而火箭升空时却没有这些烦恼呢？
大气层与太空的分界限间隔地表100千米，这也被称为冯·卡门线，最危险的玄色障碍区则是地表35千米到80千米的区域，固然火箭想要逃离地球引力到达太空轨道也必要7.9千米每秒的超高速度，但在向上攀升穿越玄色障碍区时却并不必要全力点火加速，按照4千米每秒左右的速度边可以安全的穿越玄色障碍区。

而且火箭的工作环境与返回舱的工作环境截然相反，随着火箭速度的攀升，大气会越来越稀薄，固然速度提高，但参与摩擦的大气分子也会随着高度的增长越来越少，可返回舱则完全相反，随着地球引力的提拔，在穿越玄色障碍区时，会达到下坠时的最高速度，空气中的离子也随着高度的降低越来越稠密。
可以说只要航天技术所用的质料没有迭代升级，航天器返回地球的方式没有改变，那玄色障碍区的危险将不停伴随航天员左右，让我们想每一位突破生死极限归来的航天员致敬！
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