3.燒穿大氣層飛船進(jìn)入大氣層時(shí),由于與空氣的劇烈摩擦,頭部溫度可達(dá)幾千攝氏度 。我們先來(lái)了解一下大氣 。根據(jù)人類(lèi)的認(rèn)知,地球大氣層大致分為五層,但各層之間并沒(méi)有明顯的界限 。2.關(guān)鍵大氣層再入角度這一步需要細(xì)化,即飛船返回地面的再入角度,即進(jìn)入大氣層時(shí)飛行方向與當(dāng)?shù)厮矫娴膴A角,可以說(shuō)是飛船能否安全返回地面的關(guān)鍵 。
為什么飛船返回地球是不能減速進(jìn)入大氣層以降低危險(xiǎn)?
當(dāng)然可以減速,也必須要減速,減速以降軌 。飛船返回步驟簡(jiǎn)單分為五步如下:1.減速降軌航天員收到基地指揮中心下達(dá)的返航的指令后,就會(huì)減低飛船的飛行速度,進(jìn)而飛船就會(huì)脫離原來(lái)的飛行軌道,逐漸降低軌道,過(guò)渡到進(jìn)入大氣的軌道 。2.關(guān)鍵大氣層“再入角”這個(gè)步驟需要精細(xì)化,那就是飛船返回地面的“再入角”,也就是進(jìn)入大氣層時(shí)的飛行方向與當(dāng)?shù)厮矫娴膴A角,這可以說(shuō)成是飛船能否安全返回地面的關(guān)鍵 。
我們認(rèn)為:一般情況下這個(gè)傘角不能超過(guò)3°,再入角過(guò)大,飛船就會(huì)像隕石一樣墜落地面,而被燒毀;再入角過(guò)小,飛船又會(huì)飛回宇宙空間回不了地面 。3.通過(guò)大氣層灼燒當(dāng)飛船進(jìn)入大氣層后,因與空氣劇烈摩擦,頭部溫度可高達(dá)幾千攝氏度 。為了防止飛船因過(guò)熱而燒毀,必須在飛船外部覆蓋一層防熱材料 。這種材料是可以燒蝕的,即在高溫時(shí)它的表面部分會(huì)熔融蒸發(fā)或分解氣化,從而把熱量帶走 。
4.軟著陸裝備開(kāi)啟大約在距地10千米左右的高空,飛船的速度已降到每秒330米以下,相當(dāng)于“音速” 。此時(shí),飛船上攜帶的降落傘便會(huì)自動(dòng)打開(kāi),配合著陸的軟著陸發(fā)動(dòng)機(jī)也會(huì)適時(shí)啟動(dòng) 。5.飛船著陸了解了這些,我們回到問(wèn)題上來(lái),當(dāng)飛行器或返回艙到達(dá)近地軌道,就是依靠反推進(jìn)提供足夠外力來(lái)減速降軌,著陸前也是通過(guò)多種手段降低速度軟著陸 。
當(dāng)宇宙飛船返回地球時(shí),設(shè)計(jì)者如何解決進(jìn)入大氣層與空氣劇烈摩擦的現(xiàn)象這個(gè)問(wèn)題的?
飛船和火箭道理是一樣的 。我們來(lái)了解一下火箭是如何解決這個(gè)問(wèn)題的 ?;鸺娘w行應(yīng)用了反沖原理,它是靠噴出氣流的反作用來(lái)獲得巨大的速度,飛行速度能夠超過(guò)1000m/s,由于速度快,在大氣中受到阻力很大 ??朔Σ磷枇ψ龉?,使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能多,火箭尤其火箭的頭部,溫度急劇升高,要達(dá)到幾千攝氏度 。如果不采取措施,火箭就有可能焚毀 。
為了應(yīng)對(duì)火箭飛行時(shí)產(chǎn)生的高溫,一般有以下幾種方法 。第一,火箭的頭部成流線型,可以大大地減少大氣的阻力 。日常生活中,如汽車(chē)、飛機(jī)、、飛船、輪船、火車(chē)都是把頭部做出流線型,其道理是一樣的 。第二,火箭采用用熔點(diǎn)高的合金材料制成 。目前,已知熔點(diǎn)最高的金屬就是用來(lái)制作燈絲的鎢 。隨著新材料的不斷發(fā)現(xiàn),人類(lèi)可以得到更高熔點(diǎn)的金屬合金 。
考慮火箭的運(yùn)輸量,采用密度小、熔點(diǎn)高的材料是努力改進(jìn)方向,這和飛機(jī)差不多 。第三,在火箭的外表涂上特殊的材料 。材料的熔點(diǎn)很高 。當(dāng)火箭溫度升高到一定程度時(shí),這種材料先是熔化吸熱,再是汽化吸熱 。保正火箭的溫度不會(huì)升得太高 。第四,利用反沖原理 。與火箭飛行的方向相反噴射氣流,抵消一部分阻力,達(dá)到減小飛行速度 。
天體進(jìn)入地球大多會(huì)被燒毀,為何發(fā)射出去的航天器經(jīng)過(guò)大氣層不會(huì)被燒毀?
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