在上世纪70年代，美国完成了阿波罗载人登月计划后，就开始着手研究可以重复使用的载人航天器，科学家提出了航天飞机的方案，并且成功研制出了航天飞机。这是世界上第一种做到重复使用的飞船，和现役的各种飞船相比，航天飞机在很多方面都有明显的优势，例如起飞重量、运载能力、搭载宇航员人数、支持在轨时间等方面都比一般的飞船要强很多。

大名鼎鼎的哈勃望远镜就是装在航天飞机的货物舱内，在进入太空后再释放出来的，而且在服役期间，美国先后多次使用航天飞机对哈勃望远镜进行了在轨维修、升级。美国前前后后制造了6艘航天飞机，其中有5艘航天飞机成功投入使用，执行了很多次飞行任务。很遗憾，有2艘航天飞机在发射升空或者返航时出现了严重的事故，凌空爆炸，一共有14名宇航员因此失去了宝贵的生命。

在1981年4月12日，哥伦比亚号航天飞机发射升空执行第一次载人飞行任务，这是美国第一架投入使用的航天飞机，标志着人类进入了航天飞机的时代，美国有了可以重复使用的载人飞船。在2003年1月16日，哥伦比亚号航天飞机执行第28次飞行任务，这也是哥伦比亚号航天飞机的最后一次飞行任务。

在2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机开始返航，结束为期16个月的飞行任务。当时航天飞机还在太空飞行，一切都很正常。随着航天飞机减速降低飞行轨道高度进入大气层后，就出现了问题，在美国得克萨斯州的上空发生了爆炸解体的情况。当时航天飞机再入大气层时气动加热效应很强烈，外部温度高达1400℃，如此高温的热空气席卷整个航天飞机的舱内，而在航天飞机内的7名宇航员因此遇难，无一生还。

事情发生后，美国方面组织了人员展开调查，最终确认哥伦比亚号航天飞机之所以出现这一次悲剧，是在发射的时候就已经埋下了伏笔。因为当时航天飞机发射升空时，外挂燃料箱3块泡沫碎片脱落击中了航天飞机的机身，导致航天飞机的机身破损。这对于载人航天器来说是致命的威胁。

众所周知，从外太空返回地球的航天器都会经受极高温的灼烧，外部温度超过1000℃。一般的材料是难以承受的，像我们现役的神舟载人飞船、联盟号载人飞船、载人龙飞船等载人飞船的返回舱外部都会涂上烧蚀材料、隔热材料，还要经过特殊的设计才能承受这么高温的灼烧，而不会像卫星、探测器、火箭残骸那样在再入大气层后剧烈燃烧化为灰烬。如果再入大气层的过程中，飞船返回舱外部出现受损等情况的话就很危险的，可能整个飞船都会被烧毁。

哥伦比亚号航天飞机在执行完最后一次飞行任务返回地球的过程中就是这样。航天飞机之所以能够安全返回地球，其中一个很重要的原因就是在航天飞机的外部贴了隔热瓦，能够承受这么高温的灼烧。而哥伦比亚号航天飞机在发射升空的过程中，由于外挂燃料箱3块泡沫碎片脱落击中机身导致外部受损，所以在返航过程中就出现了这样的事故。

返航为何经受1000多℃高温灼烧

可能有一些网友好奇，同样都是穿过地球大气层，飞船、卫星这些航天器在发射升空的时候都不会出现剧烈燃烧的情况，外部温度也不会超过1000℃，为什么从外太空返回地球的时候却要经受这么高温的灼烧。

原因很简单，那就是在发射升空的过程中，箭船组合体的起飞重量很大，就算火箭推力巨大，在前期加速度很小，所以发射升空一段时间内，箭船的飞行速度还是很慢的。随着火箭不断上升，燃烧大量推进剂，总重量越来越小，再加上空气阻力也越来越小，后面的加速度就会越来越快，于是箭船组合体的速度也会越来越快。

虽然速度越来越快了，但是由于高空中的空气密度越来越小了，所以气动加热效应也不会很强烈，外部温度就算有所上升，但不足以让火箭、飞船剧烈燃烧起来。而飞船从外太空返回地球时的情况就不同了，虽然都是穿过大气层，但返航时更加惊险。

在近地轨道飞行的航天器飞行速度接近地球第一宇宙速度7.9公里每秒，从月球轨道、火星轨道返回地球的航天器速度可以接近11公里每秒。这是火箭、飞船发射升空时的速度没法相比的。

当飞船以这么快的速度从外太空返回地球时，就算有发动机进行了制动减速，但飞船的燃料不多，所以没法大幅度降低飞行速度，再入大气层时速度还是相当快，都超过7公里每秒。当飞船穿过卡门线后，空气密度越来越大，受到的空气阻力越来越大，气动加热效应越来越强烈。由于飞船的速度很快，重返地球再入大气层的过程中动能会转化为热能，外部温度飙升到1000多℃。

由于温度很高，一般的材料是难以承受这么高温的，所以像火箭残骸、卫星残骸、飞船残骸再入大气层的过程中都会化作一道流星，最后在大气层中燃烧殆尽，基本上没有什么残骸掉下来。而载人飞船需要把宇航员安全接回地面，自然不能被烧毁，就需要经过特殊的设计，如果载人飞船受损的话，返航时就可能有危险。哥伦比亚号航天飞机就是这样的情况。

延伸阅读：大量星链卫星坠落大气层烧毁

在这几天，有一个热搜，那就是星链卫星突然大批量坠落地球，2024年有316颗星链卫星从外太空掉下来，2025年1月有超过120颗星链卫星掉下来，不过它们都没有掉到地面，再入大气层时都烧毁了。相比之下，在2020年只有2颗星链卫星掉下来，在2024年就有超过300颗星链卫星坠落地球，越来越多了，这是怎么回事？

在经过调查后，美国NASA发现这些星链卫星面临着太阳活动的威胁。地球与太阳的距离很遥远，平均距离达到1.5亿公里，可能有一些网友好奇，太阳离我们地球那么远，太阳爆发活动怎么会影响到在近地轨道运行的卫星呢？

首先说明一下，星链卫星的坠落并不是太阳活动轰击这些星链卫星从而导致它们失控坠落地球，而是间接影响到它们的正常运行。

事情是这样的，地球有磁场、大气层保护，所以在地面的生物不会受到太明显的影响，就算太阳活动爆发得比较强烈，我们也不会有什么危险。不过，在太阳活动的影响下，地球电离层、高空大气结构都会受到影响，这会影响到在近地轨道运行的航天器。

地球有浓密的大气层，在地面空气密度比较大，随着海拔的上升，空气密度会越来越低，就算跨过了“卡门线”进入外太空，那里依旧存在稀薄的空气，在几百公里、几千公里的轨道上都不是完全的真空的，所以在近地轨道依旧存在空气阻力，只是比较小。

在太阳活动爆发比较活跃的情况下，巨大的能量让地球电离层剧烈加热，从而导致地球大气的顶层电离层大气膨胀、密度上升，使得原本极为稀薄的高层大气阻力成倍增加。

专家表示，在近地轨道飞行的航天器飞行速度都很快，一般都接近地球第一宇宙速度7.9公里每秒，空气阻力带来的影响还是很明显的。毕竟大气阻力与密度乘以速度的平方成正比，所以速度很快的情况下，哪怕空气密度再稀薄，也会造成不小的减速效应。这些卫星的速度越来越慢，它们就没法保持原先的轨道高度，飞行高度会越来越低，当下降到一定的高度后，就会坠落大气层烧毁。

NASA 科学家分析了在过去这几年时间内坠落地球的500多颗星链卫星在不同太阳活动水平下的轨道变化，发现在太阳活动的影响下，星链卫星坠落得更快。当前正处于太阳活动的第25个周期，而2024年刚刚好又是这个活动周期的极大值期，再加上这一个周期太阳活动要比上一个周期更加剧烈，所以2024年坠落地球的星链卫星数量比较多，达到了316颗，今年1月也有超过120颗星链卫星坠落。所以，这或许也是在意料之中的事情吧，只是没想到有这么多卫星掉下来。