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天舟九号发射升空!飞船发射时不会燃烧,返航时为何剧烈燃烧起来

IP属地 中国·北京 编辑:顾雨柔 陶陶谈文化 时间:2025-07-16 14:31:20

7月15日,天舟九号货运飞船成功发射,向中国空间站运送了数吨物资。这些物资将支持正在执行任务的神舟二十号航天员以及即将执行任务的神舟二十一号航天员的工作。除了基础的食物、水、衣物等日常生活必需品外,天舟九号还搭载了大量科学实验设备以及必要的推进剂。这些推进剂对于空间站的长期运行至关重要,只有通过定期的补给,空间站才能在需要时启动发动机,调整轨道,避免因大气阻力导致的轨道下降。

飞船发射时为什么不燃烧?

相信很多航天爱好者都曾目睹过火箭发射的壮观场面。当火箭点燃后,飞船与火箭组合体在强大推力的作用下缓缓加速,逐步飞离地面,最终进入预定轨道。令人好奇的是,飞船发射升空时并不会经历剧烈的燃烧现象,而在它返回地球时却会发生剧烈的燃烧现象。那么,这其中的原因到底是什么呢?

实际上,在发射阶段,飞船和火箭的速度较慢,虽然它们穿过了大气层,但空气密度的影响并不明显,因此气动加热效应并不会显著作用在飞船上,温度也不会急剧上升。即便飞行至几十公里的高空,速度加快,空气变得稀薄,气动加热的效应依然微弱,飞船表面并不会达到足以引起剧烈燃烧的温度。

然而,一旦飞船进入太空并开始准备重返地球,情况就完全不同了。飞船的速度在这个过程中极为迅猛,接近地球的第一宇宙速度——每秒7.9公里。此时,飞船在大气层外的环境中几乎没有空气,气动加热效应几乎为零;但当它进入更密集的空气层时,空气阻力急剧增加,气动加热效应也随之增强。飞船在下降过程中与空气摩擦所产生的热量使得表面温度迅速飙升,甚至可以达到1000℃左右,飞船表面仿佛被熊熊烈火包围。

返回时的剧烈燃烧

航天器在从太空返回地球的过程中会经历猛烈的灼烧。这是因为飞船在飞行中的动能巨大,而在重返地球时,需要转化这些动能为热能,导致剧烈燃烧。这一过程并非只发生在飞船身上,火箭残骸、卫星及其他航天器的残骸在重新进入地球大气层时,同样会经历剧烈的燃烧。

例如,7月8日,天舟八号货运飞船完成了从中国空间站的撤离,并于7月9日顺利受控再入地球大气层。在重新进入时,飞船表面迅速升温,大部分零部件完全烧毁化为灰烬,只有少部分残骸未能完全焚烧掉落至大海。

星链卫星的坠落现象

今年,关于马斯克的星链卫星在网络上的讨论非常热烈。自2020年起,星链卫星便多次坠落地球,仅2024年就有多达316颗星链卫星降落地球,平均每天掉落一颗。在2025年1月,预计还会有超过120颗星链卫星坠落。尽管如此,我们几乎没有看到卫星坠落伤人或损害财产的报道,这是因为这些卫星在重返地球过程中会剧烈燃烧,绝大部分组件都被烧毁,只有少部分残骸才会掉落地面。

例如,2024年8月,一块重达2.5公斤的星链卫星残骸在加拿大萨斯喀彻温省一处农场上坠落。这是迄今为止唯一确认未在大气层内烧毁的星链残骸。这样的事件非常罕见,因为地球的71%表面为海洋,剩余的陆地大多是沙漠或戈壁滩,卫星残骸坠落到人类居住区域的几率非常低。

航天器重返地球的好处

从技术角度看,航天器重返地球并经历剧烈燃烧其实是有其好处的。假如这些早已报废的卫星没有在大气层中烧毁,而是完好无损地坠落到地面,可能会带来巨大的安全隐患。毕竟,卫星残骸有时会重达几吨,一旦落到地面,破坏力是不可估量的。而由于地球有厚重的大气层,这些航天器的残骸会在大气层中迅速燃烧殆尽,减少了对地面安全的威胁。

如果地球没有大气层,航天器的重返过程将完全不同。由于没有空气阻力,航天器将无法减速,最终可能以更高速度直接撞击地面。幸运的是,地球的大气层使得这些航天器大部分在再入时就燃烧殆尽,不会造成灾难性的后果。

未来的发射计划

如今,天舟九号货运飞船已成功发射,并为中国空间站提供了必需的物资补给。随着2024年下半年即将到来,神舟二十一号飞船也准备在10月下旬左右发射。尽管距离发射还有几个月,神舟二十一号飞船已经在发射场待命,具备随时发射的条件。

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