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返回艙空氣摩擦為什麼會高溫

圖文更新时间:2024-08-08 03:11:20

返回艙空氣摩擦為什麼會高溫（與大氣層劇烈摩擦）1

圖為龍飛船側面的隔熱瓦

随着飛船返回艙重返地球，它與大氣層之間的劇烈摩擦将會産生至少3000℃的高溫，那麼，返回艙到底是怎樣有效隔熱的？難道說，單純依靠返回艙自身的隔熱結構，就能抵擋減速過程當中産生的上千攝氏度的高溫呢？

返回艙空氣摩擦為什麼會高溫（與大氣層劇烈摩擦）2

圖為飛船隔熱材料

嚴格來說，任何一艘飛船的返回艙都非常結實，也隻有這樣才能确保飛船在穿越高密度大氣層，以及遭受大量空氣摩擦的時候，不會因為高溫和強大的沖擊能力折騰到解體，但如果隻考慮飛船自身的結構強度，是根本無法讓飛船返回艙抵抗重新進入大氣層時所産生的高溫，因此，宇宙飛船返回艙的底部會有一層堅固的複合護盾，用以正面抵抗空氣阻力和高溫對飛船自身造成的影響。

返回艙空氣摩擦為什麼會高溫（與大氣層劇烈摩擦）3

圖為對飛船隔熱防護盾材料進行試驗

但單純憑借這層主要結構為耐熱陶瓷構成的防護盾，并不能完全抵抗熱量對飛船的影響，因此，除了底部防護盾以外，飛船返回艙自身也同樣被厚重的絕熱塗層和蜂窩狀防熱層包裹起來，這意味着哪怕主隔熱盾被燒成了紅熱狀态，再加上擊打到飛船自身表面的空氣等離子體溫度再高，在短時間内它們也可能對飛船的核心結構造成影響，哪怕這些高溫等離子體能夠燒毀飛船表面的絕熱塗料和隔層，它們也不會對飛船的核心區造成緻命的影響。

當然，等飛船的速度被降低到某個程度之後，摩擦阻力的減少将意味着等離子體沖擊将會消失，而這個時候的飛船也将可以通過使用減速傘等其他方式來繼續降低自己的速度，從而為接下來的着陸進行緩沖，而為了确保飛船底部的緩沖設備能夠順利啟動，部分飛船甚至會在此後主動抛棄返回艙下方的主隔熱盾，從而确保飛船下方的緩沖裝置能夠順利展開，從而确保飛船能夠穩定着陸。

返回艙空氣摩擦為什麼會高溫（與大氣層劇烈摩擦）4

圖為中國最新式返回艙的結構

但對于絕大部分飛船的返回艙而言，不管是船體表面承受的超高溫等離子體沖擊，還是抛棄下方隔熱盾的行為，都将意味着返回艙主體結構的受損，這導緻了絕大部分的飛船返回艙在落地的同時宣告報廢，但對于中國和美國的最新式宇宙飛船而言，其表面的隔熱防護層和位于返回艙下方的主隔熱盾已經不再是與本體結構保持剛性連接的設備，這意味着這些飛船的返回艙在經過檢修，并且重新覆蓋隔熱護盾之後，将能夠被再次使用。

顯然，若非有着堅固的耐沖擊護盾，以及熱量吸收升華材料，以及同樣包裹着船體的多層絕熱材料的共同協助，宇宙飛船的返回艙是不可能在承受巨大沖擊力的同時，忍受高溫而依舊保持内部環境舒适的，因此，對于返回艙而言，更堅固的護盾和更好的絕熱材料，是确保這一飛船能夠順利抵抗高溫的最好保證。

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