神舟号飞船的信息,神舟飞船的相关信息

2021年10月16日0时23分,我国的神舟十三号载人飞船载着翟志刚、王亚平、叶光富三位航天员顺利发射升空,此次飞行任务是中国空间站关键技术验证阶段的最后一次飞行任务,按照计划,他们将在中国空间站中驻留六个月的时间。

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2022年4月16日9时56分,神舟十三号成功返回地球!在中国空间站工作和生活了183天之后,三位航天员完美地完成了神舟十三号飞行任务并且平安归来,此次任务创造了中国航天员在轨飞行时长的新纪录,也标志着中国空间站关键技术验证阶段的顺利完成。

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我们从现场传回的影像中可以看到,神舟十三号返回舱的外壳存在着明显的烧蚀痕迹,这说明了它在返回地球时经历过高温燃烧的过程,另一方面来讲,当神舟十三号发射升空的时候,其外壳并没有燃烧,那么问题就来了,为何飞船返回时会燃烧,升空时却不会呢?

通常我们都会将空间站想象成一种“漂浮”在地球上空的物体,但实际情况却是,空间站其实一直在以第一宇宙速度围绕着地球运动,这样才可以长时间地停留在太空中。

当飞船从空间站返回地球的时候,其初速度也与空间站相等,要知道第一宇宙速度大约是每秒钟7.9公里,显而易见的是,如此高的速度根本不适合在地球表面着陆,因此我们必须要让飞船在着陆之前进行大幅减速,怎么做呢?答案就是利用空气的阻力。

对于一个在空气中运动的物体而言,它的速度越快,其受到的空气阻力就越强,利用这个原理,我们就可以让返回的飞船大幅减速。

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当飞船在空气中高速运动的时候,会剧烈地压缩其迎风面的空气,并因此产生大量的热能,从而导致飞船表面的温度迅速升高到上千摄氏度,远远看上去,就好像飞船在燃烧一样。

也就是说,飞船返回时的“燃烧”与我们常见的燃烧现象并不一样,它其实是飞船在高速穿过地球大气层时发生的气动加热现象所产生的高温造成的,那为什么飞船在升空时却不会产生高温呢?我们接着看。

地球大气层中的空气并不是均匀分布的,具体表现为,距离地球表面越近,空气就越稠密,而随着高度的增加,大气层中的空气密度就会指数级地下降。

比如说在地球表面附近平均厚度仅为12公里的对流层中,就包含了地球大气层的大约75%的大气质量以及90%以上的水蒸气质量,而在距离地球表面100公里的大气层,空气密度却只有海平面的220万分之1左右。

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在飞船发射升空的时候,其速度并不是一下子就提升到第一宇宙速度,而是一个缓慢加速的过程,这就意味着,在地球大气层空气稠密的区域中,飞船其实是在以相对缓慢的速度飞行,其气动加热现象并不明显,根本就不足以让飞船“燃烧”,而当飞船的速度提升到足够快的时候,它也飞得足够高,此时空气已经变得非常稀薄,其气动加热现象同样不明显,飞船当然也就不会“燃烧”了。

看到这里,可能有人会问了,在飞船返回地球的过程中,假如我们让飞船以相对缓慢的速度穿过地球大气层空气稠密的区域,飞船同样也不会“燃烧”,那我们为什么不这样做呢?

其实这是因为我们暂时还没有这样的能力,从目前的情况来看,我们只能通过两种方法来给飞船减速,一种是减速伞,另一种则是反推装置。

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如果我们用减速伞的话,那么在空气稀薄的区域,减速伞根本起不到减速的作用,而由于飞船返回地球时的速度太快,假如我们在空气稠密的区域打开减速伞时,减速伞就会在一瞬间就被巨大的空气阻力撕裂,就算没被撕裂,它也会在上千摄氏度的高温中烧蚀殆尽。

而如果想要用反推装置来使飞船大幅减速的话,则需要大量的燃料,这就要求我们在发射飞船时额外携带大量的燃料,而想要将这些额外的燃料发射升空,就需要更多的燃料来提供升空的动力……这根本就不现实。

所以目前所有返回地球的飞船,都主要是借助空气阻力来减速,神舟十三号当然也不例外,其过程可以简单地描述为,首先利用空气阻力来让自己的速度不断降低,当速度降低到一定程度(并且达到特定高度)的时候,再打开一系列的减速伞让自己进一步降速,然后在即将着陆之前启动反推装置,进而在地球表面平安着陆。

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整个过程说起来简单,做起来就是另一回事了,总而言之,此次神舟十三号载人飞行任务取得圆满成功,彰显了我国强大的航天实力,向神舟十三号的三位航天员致敬,欢迎回到地球!

好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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