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為什么宇宙飛船返回地球時,要不惜燃燒代價,高速穿過大氣層?

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時間退回到二零零三年二月一日,清晨八點四十四分。

“哥倫比亞”號,這架老牌的星際客車,正頂著每小時兩萬八千公里的狂飆,猛地扎進地球稠密氣流。

僅僅一眨眼的工夫,飛行器翅膀最前頭的熱度,直接竄到了攝氏一千四百度。

這會兒,大伙兒還蒙在鼓里,根本沒料到催命小鬼早就布好了局。

這玩意兒靠著每小時八百公里的沖力,狠狠磕在了飛行器的左邊機翼前側。

看著沒多大動靜的磕碰,偏偏把不堪一擊的抗熱瓷磚,生生砸出個二十五公分寬的窟窿。

要命就要命在這二十五公分上。

等到器身重返稠密氣體帶那當口,一千四百度的高熱游離態物質,簡直像開了閘的洪水,順著那個豁口拼命倒灌進翅膀肚子里。

鋁合金骨架連一秒都沒撐住,直接化成水,整個機翼當場碎裂。

沒過幾分鐘,重達上百噸的鋼鐵巨物,就在離地六萬米的天上崩成了滿天星。



機艙里的七個航天員,一個沒跑掉,全部殉職。

這起慘劇一出,全世界搞太空載具的技術大拿們,全被狠狠嚇出了一身冷汗,腦子瞬間清醒了。

老百姓平時瞅著熒屏上的轉播畫面,瞧見咱們的返回艙落雷般帶火砸下,心里那叫一個七上八下:明明升空那陣兒光亮如新,咋打道回府就非得被烤成個大煤球呢?

難不成躲開這把火就回不來?

真躲不開。

說白了,設計這些鐵疙瘩的專家們,私底下扒拉了一筆不講任何情面的科學賬本。

要知道,這些鐵疙瘩在天上撒丫子跑那陣兒,踩的可是頭號宇宙級別時速的油門——每秒鐘干出七點九公里。

這是啥概念呢?

京津兩地之間,動車組怎么也得花半個鐘頭,可這玩意兒飛過去,十五秒鐘足夠了。

既然想安穩落地,那就得把每小時兩萬八千公里這恐怖的表針,死死拽回零點。

到底咋把速度卸下來?



當年擺在造船老手們眼前的道兒,其實就兩根獨木橋。

頭一個法子:多揣點推進劑,屁股朝前點火開噴,把往前沖的勁兒給頂回去。

也就是升天時咋推的,落地前就反過來再演一遍。

可偏偏這買賣虧到姥姥家了。

拿那個姓齊的俄國老頭留下的動力算式一盤算,指望燒油把每秒七點九公里的狂飆剎住,這艙體升空時,背上就得綁一根跟起飛時個頭一邊大的助推大火箭。

就為了撈回那幾千公斤的鐵罐子,先費老鼻子的勁兒,拉上幾百噸的易燃液體去天上溜達一圈?

這昂貴的“過路費”,哪怕把全球所有國家的太空衙門全捆一塊兒,褲兜掏空了也付不出。

既然自己扛不動減速用的盤片,那只能走另外那條道了:把地球外面罩著的那層氣體,直接抓來當天然制動器。

讓大鐵罐子以極快的身段硬沖氣流帶,靠著刮擦風力的勁頭來剎車。

這主意聽著是不花一分錢,可風險大得能讓人腿肚子轉筋。

要知道,當它頂著二十倍音速往下猛扎時,底下的氣流連躲開的空當都沒有,瞬間被擠壓成鐵板一塊。



這種陣仗,早就不光是兩層皮蹭出火星子那么簡單了,那是駭人的氣動激波大擠壓。

緊接著,一場極其粗暴的能量大變身拉開大幕:往前沖的闖勁全變成了滾燙的火。

每秒七點九公里的沖鋒力氣,得毫無保留地轉換成高熱給排空。

就這一下,艙體外殼的熱度會立馬爆竄至一千攝氏度,往上飆到三千度都有可能。

它非得把自己逼成一顆人造的劃天星辰,才能把那一身恐怖的沖力給“搓”干凈。

要是舍不得烤這一下呢?

得,那就干脆帶著嚇死人的沖勁,結結實實地撞碎在地球表面,砸出個巨型大坑。

這下子你看明白了,火烤,那是大自然規律早就劃好的必走單行道。

既然躲不開烈焰,那就得比拼誰的骨頭硬了。

這門心思一動,立馬就觸碰到了太空圈子里最血淋淋的工藝拼殺:隔熱外衣。

大洋彼岸的同行們,當年相中了用特種泥巴燒出來的抗熱瓷片。



這幫老美心里的算盤是這么打的:這瓷片貼上去,用完一回還能用下一回。

反正當初造這種大號穿梭機就是圖個省銀子,那擋火的外殼自然也得把劃算放在頭一位。

誰知道這玩意的短板也很要命:嘎嘣脆。

稍微磕一下就爛成渣。

就為了摳搜那點錢去搞反復榨取,折騰到最后,上頭提到的那架老美太空車,硬是搭上了七條鮮活的人命,還掉了一百噸的廢銅爛鐵,這血本無歸的代價實在太慘了。

轉頭看看咱們神舟項目的操盤手們,他們挑了一條瞅著挺傻氣的老道:靠著邊燒邊剝落來擋火。

咱家壓根不搭理那種反復使喚的花架子。

咱們載人艙外頭披著的,是一套用完就扔的“擋火鎧甲”。

那層皮子足足有二十五毫米厚,里頭全是蜂窩狀加固的輕質高科技料子,死沉死沉的,足足有半噸重。

它怎么干活的?

干法讓人紅了眼眶,其實也就是四個大字:拿命來填。



一碰上要把鐵化成水的火海,這層皮子絕對不傻乎乎地死扛,而是主動去點燃自己,一邊裂解一邊變成氣體飄走。

這皮子一被烤沒,火氣自然也就跟著散干凈了。

這就好比四腳蛇碰見天敵,自己咬斷尾巴來保全性命。

在落回地面的那五百三十秒里,這半噸重的擋火服硬生生把自己烤得認不出原樣,化作一層黑乎乎的碳質外殼,死死堵住了兩千攝氏度的毒火。

殼子外頭烤得像八卦爐,那里頭呢?

室溫被死死壓在不到三十度的舒適區。

咱們的心思很簡單:哪怕大鐵罐子砸地時丑得像個大煤球,也得擔保肚子里坐著的宇航員連根頭發絲都不能少。

你問這身鎧甲劃算不?

簡直是天價。

一公斤就得掏八千塊大洋。

給那鐵罐子糊一圈外殼,直接就能買下一臺頂級豪車。



可話說回來,拿老美那架機器當空炸裂的血淚史一比,這銀子砸得簡直不能再值了。

說到底,在這門擋火的手藝里,壓根就沒有啥先進和落后,擺在臺面上的,只有喘氣兒跟閉眼的區別。

死死頂住了兩千度的高溫烘烤,又熬過了那段啥信號都發不出去、足足有四到六分鐘的漆黑盲區,咱們的載人艙這才算是邁過了閻王殿的門檻。

可你要知道,這還沒到咱們本土太空行家盤算的最狠的一筆賬。

咱們的神舟從離地不遠的圈子里往回趕,每秒鐘也就跑七點九公里。

可那個去月亮上挖土回來的嫦娥五姑娘,那陣仗可大了,沖刺的勁頭直逼次級宇宙門檻的極速——一秒鐘能干出十一點二公里。

您可千萬別瞧不上這每秒多出來的三公里。

在大自然規矩跟前,車速但凡快了一絲,那破壞力都是成幾何倍數往上翻。

這多竄出來的三公里距離,直接就等于火氣要比原來狠上八九倍。

要是愣讓嫦娥五姑娘照著神舟那套法子往稠密氣流里死撞,會有啥下場?

神舟身上那件用完就扔的擋火鎧甲,還沒等落一半,就會在半空被火舌給徹底舔穿。



那把鎧甲做厚點行不?

底盤的承重力直接就把這路給堵死了。

沒轍了?

大拿們硬是在這鐵板一塊的自然定律中間,摳出了一道逢生絕技——“星際水面漂”。

在課本里的叫法,是“半彈道式的跳躍再入”。

這套手法的腦洞簡直讓人拍案叫絕:先是一頭扎進稠密氣流區,借著風力狠狠踩一腳剎車。

等表針稍微往回落了一截,立馬不往下硬頂了,而是靠著上托的風勁兒,把自己重新頂回漆黑的真空中。

趁著在冷冰冰的太空里滑溜的功夫,趕緊散散熱,把那一波最容易要命的高溫給抖落干凈。

等消停了,再掉過頭來搞第二次猛扎。

扎進去——頂出來——再扎進去。

這就跟你穿開襠褲那會兒,在水塘邊拿瓦片打漂漂一個道理,石片在水皮上蹦跶幾下,卸光了邪勁兒,最后慢悠悠地沉底。



就這么往外一蹦跶,硬生生把收不住閘的要命死磕,變成了一場完全攥在手心里的優哉游哉。

等生扛完這些折磨,在離地皮還剩萬把米遠那會兒,足足一千兩百平米的大號降落傘“砰”地撐開,把這坨比動車還快的鐵疙瘩,愣是給拽成了每秒鐘溜達幾步的慢動作。

眼看要砸地的前一秒鐘,離草皮就剩一米高,艙底的倒噴火管卡著點噴出火舌,往上狠狠給了一把托舉的力道。

里頭的人就像一屁股陷進了軟彈的沙發里,穩穩當當接了地氣。

再看另外那一頭,那些沒套上“避火皮子”、徹底斷了線的太空破銅爛鐵,比方說老毛子的和平號堡壘、咱們早期那個天宮頭號的零碎,外加三百多顆報廢鐵罐子的碎渣,它們的歸宿早就成了定局:南太平洋的水坑。

這幫殘骸全都安息在那個叫尼莫點的地方,也就是大伙兒嘴里的“太空垃圾墳頭”,那可是離大活人最遙遠的深海溝。

回過頭再砸吧砸吧咱這載人艙掉下來時,這一路火星四濺的架勢。

不少外行人還當這只是為了轉播畫面熱鬧,要么就以為是出了啥岔子。

說白了,壓根不是那么回事。

不管是不帶油瓶直接用臉去蹭風圈,還是花一公斤八千塊大洋讓厚皮子去“擋槍”,外加那套絕到沒邊的星際水面彈跳。

扒開表象往里看,全都是咱們人類在這鐵面無私的大自然戒律跟前,一遍遍扒拉算盤珠子、來回比對優劣。



折騰到最后,靠著冷到骨子里的清醒和無與倫比的腦瓜子,愣是拿手生生給撕扯出來的一條活路。

信息來源:

中國空間技術研究院2018年01月17日《航天器如何再入大氣層?

網易2023-03-29《司是穿過大氣層,飛船發射時不會燃燒,為何返回時會猛烈燃燒?

寧夏科普作家協會2023-01-09《為何飛船穿越大氣層,只有返回時才發生燃燒?

這是啥原理?



中科院之聲2020-12-18【人民日報】《上九天嫦娥攬月穿星河逐夢無娘》

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