神舟十八號安全着陸!落地瞬間底部冒火光,爲何美國飛船不會?
今天凌晨,神舟十八號成功着陸,宇航員葉光富、李聰和李廣蘇圓滿完成了長達192天的太空“出差”,安全到達地球。
在直播中,我們可以看到返回艙在到達地面的時候,底部竟然冒起了火,可是把不少人都嚇了一跳。
神州十八號返程
這到底是怎麼回事?我國的飛船返回艙爲什麼會底部冒火呢?而美國的爲何沒有出現過這樣的情況呢?
難道是我們的技術不如人?又或是降落的方式不一樣?
神舟十七號
神舟十八成功返航
今天凌晨,有多少人都守着直播,等待着神州十八的航天人員安全返回,又有多少人都在期待着這一激動人心的時刻的到來。
在東風着陸場,搜救隊員們靜靜地等待着,只有探照燈的光柱在夜空中掃來掃去,大家都在盼着英雄快點回來。
神舟十八號已經完成192天的太空任務,就要回家了。
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而這場回家之旅,與其說是一次凱旋,不如說是一場驚心動魄的“減速秀”。
從近乎8公里每秒的地球第一宇宙速度到安全着陸,每一個環節都充滿了挑戰,每一個步驟都凝結着中國航天人的智慧和汗水。
這看似尋常的着陸場景,背後也蘊藏着無數科技工作者的心血和智慧,更體現了中國載人航天技術的飛躍式發展。
神舟十八號安全降落
葉光富、李聰、李廣蘇三位航天員的此次任務,持續的時間已經超過了六個月,期間還進行了與神舟十九號的乘組輪換,標誌着中國空間站長期駐留任務的順利進行。
然而,當返回艙着陸的畫面傳回地面指揮中心時,應該有不少人都會疑惑起來,爲什麼它看起來是黑不溜秋的?
事實上,返回艙在穿過大氣層時,會和空氣產生劇烈的摩擦,那麼在這個時候,溫度就能直接飆升到1000多攝氏度。
神舟十八安全降落
所以爲了保障航天員的安全,返回艙外面就會塗上一層特殊的防熱材料。
而這些材料在高溫下會發生分解、蒸發、熔化等物理化學變化,帶走大量的熱量,從而保證艙內溫度維持在安全範圍內。
你們這些材料脫落後留下的痕跡,就形成了我們看到的“黑不溜秋”的外表。
可以說,顏色越深,保護效果就越強,這層深色是保證航天員安全的重要屏障。
神舟十八號返回艙
11月3日下午,神舟十八號飛船離開了中國空間站,正式開始了返回地球的旅程。
他們在繞地球飛行五圈後,飛船就會開始進行一系列複雜的調姿和分離操作,先是調轉90度,進行軌道艙和返回艙的分離,接着繼續轉90度,讓推進艙朝前,然後進行點火制動。
那麼在這個時候,飛船就失去了動力,接着開始慢慢下落。
神州十八返回艙
而在返回艙到達145公里高度時,它和推進艙就會分開了,那麼推進艙會在大氣層裡燒掉,而返回艙則繼續往下落。
返回艙進入大氣層後,外面的溫度快速升高,燒蝕材料開始工作,確保航天員的安全。
在返回艙到達離地面大約10公里的高度時,它會打開一個大降落傘來進一步減速。
最後,在返回艙降到離地面大概1米時,底部的反推發動機啓動,把着陸速度降到1-2米每秒,平穩地落在東風着陸場。
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在這期間,任何一個程序和過程都會非常地重要,任何一個細微的差距就可能會導致非常嚴重的後果。
相信很多人都在直播中看見了,返回艙在接近地面的時候,底部突然起了大火。
這一畫面肯定讓不少人都心一驚,不明白爲什麼會出現這一現象,好在三位航天員都安全出了艙。
其實,飛船在發射和降落的時候,是有很大差別的,不管是技術上還是呈現的效果上,都是不一樣的。
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對比神舟十八號發射和返航
我們都知道,火箭發射升空是一個從零到幾公里每秒的加速過程。
也就是說,在發射初期,火箭速度較慢,空氣密度較大,但由於速度不高,氣動加熱效應也是不怎麼明顯的。
而隨着火箭不斷上升,速度逐漸增加,但同時空氣密度也在不斷降低,因此火箭外殼溫度上升並不劇烈,也就不需要額外的防熱措施。
神州十八返回艙
在這期間,要想成功發射飛船,關鍵就在於如何克服地球的引力,把它送入指定軌道。
所以說,速度的提高需要一步步來,不能急於求成。
與發射升空不同的是,飛船返航是一個從第一宇宙速度快速減速到零的過程。
這樣一來,返回艙就會以非常高的速度進入大氣層,期間還會和空氣有一定的摩擦,而在速度達到一定的程度之後,返回艙外表就會產生巨大的熱量。
返回艙
那麼這個時候,氣動加熱效應就會非常地顯著,同時返回艙外部溫度也會急劇上升,而如果沒有有效的防熱措施的話,返回艙就有很大的可能會被燒燬。
所以,保護返回艙和航天員安全的關鍵在於燒蝕材料和隔熱材料。
返航過程是對防熱技術的極限考驗,稍有不慎,後果不堪設想。
而在載人航天技術上,中美兩國也是各有優勢的。
美國飛船降海上
中美航天有啥差距?
我們知道,中國的神舟飛船降落的地點選擇在陸地上,那麼這就需要更精密的控制和更強大的緩衝機制,就比如說反推發動機。
但美國的載人龍飛船則選擇在海上降落,利用海水進行緩衝,技術上相對來說比較地簡單,不過也存在回收成本高、風險不可控等問題。
這兩種方法各有優點和缺點,也體現了不同國家在技術選擇上的不同思路。
對於這兩種方式,未來到底哪種方案能成爲主流,還得看時間怎麼驗證。
不可否認的是,美國飛船的“水上漂”雖然簡單粗暴,但也存在一些無法迴避的風險,大海環境複雜多變,一旦出現意外情況,救援難度極大。
美國飛船降落
而中國的飛船使用陸地降落,雖然技術要求更高,但能更好地保護航天員的安全。
對於這一技術,中國已經做過相關試驗,雖然還沒有完全成功,但也積累了不少寶貴的經驗。
說到底,神舟十八號載人飛船順利返回地球,背後有許多技術上的新突破,這些技術進步讓飛船更加安全可靠,也爲未來的太空任務打下了堅實的基礎。
神州十八返回
但不得不說的是,返回艙外部的燒蝕材料,是航天員安全的守護神。
這些材料種類很多,性能也是各不相同的,不過都有一個共同的特點:就是在高溫下會發生變化,從而吸收大量的熱量。
就比如說,一些燒蝕材料會在高溫下熔化或蒸發,帶走熱量,而另一些材料則會發生分解反應,吸收熱量。
這些材料的應用,使得返回艙能夠承受住大氣層的高溫考驗,確保航天員的安全。
不管怎麼說,神舟飛船的安全着陸離不開3.2反推發動機技術。
在返回艙距離地面1米左右時,四臺反推發動機需要在極短的時間內同時點火,並精確控制推力,從而和降落的動力對衝,也就使得着陸速度降低到安全範圍。
神州十八返回
所以在這個時候,我們就會看到返回艙底部着火的現象。
事實上,這項技術的難度是非常高的,需要精確的計時、控制和協調。
而反推發動機的成功應用,也標誌着中國在航天控制技術領域的重大突破。
神州十八返回艙
在這些操作中,除了反推發動機,降落傘技術同樣也是至關重要的。
在返回艙速度慢下來後,大降落傘就會展開,幫助進一步減速,爲最後的着陸做好準備。
不過打開降傘的時候,還得考慮它的大小、結實程度和穩不穩當。
神州十八返回
但在未來,隨着材料科學和空氣動力學的發展,降落傘技術將會更加先進,就比如可控降落傘、可回收降落傘等,進一步提高返回艙的安全性。
除了這些以外,充氣式防熱罩也是有可能成爲未來載人航天器熱防護的關鍵技術的。
相比傳統的燒蝕材料,充氣式防熱罩具有重量輕、體積小、可重複使用等優勢,可以顯著降低發射成本,提高運載能力。
神州十八返回
不過,這項技術的開發也遇到了不少難題。
但不管怎麼說,未來一定會有更先進、更便捷的材料和技術的。
而空間站的長期運營、月球探測、火星探測等宏偉目標,對載人航天技術提出了更高的要求。
未來,我們需要進一步提升運載火箭的性能、改進飛船的安全性、研發更先進的生命保障系統、探索更高效的能源供應方式等等。
每一個目標的實現,都需要科技工作者們的不懈努力和創新。
神舟十八號載人飛船順利返回地球,說明中國航天員又順利完成了一次太空任務,也展示了中國載人航天技術的成熟和可靠。
葉光富、李聰、李廣蘇
從發射到交會對接,從在軌駐留到安全返回,每一個環節都體現了中國航天科技的巨大進步。
這次任務順利完成,爲中國空間站的長期運行打下了紮實的基礎,同時也爲未來的深空探索積累了寶貴的經驗。
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