中國飛船的返回艙著陸時(shí)為何被燒得黑如煤炭？

技不如人？美國一艘飛船著陸時(shí)干凈整潔，為何中國的神舟號被燒得黑如煤炭？

在當(dāng)?shù)貢r(shí)間周六，杰夫?貝索斯旗下的藍(lán)色起源公司發(fā)射了一艘“新謝潑德”號飛船，將6名乘客送上了大約104公里的高空后，順利返回地球。在這次飛行任務(wù)中，這艘飛船進(jìn)入到了太空的邊緣，6名乘客體驗(yàn)了短暫的失重狀態(tài)，整個飛行過程大約歷時(shí)10分鐘。在這6名乘客中，有一個乘客是殘障人士。

這名殘障人士是德國航空航天工程師米夏埃拉?本陶斯，她是工程師兼殘障人士權(quán)益倡導(dǎo)者，在2018年，她參加的一場山地自行車事故中遭遇脊髓損傷。結(jié)束飛行任務(wù)返回后，米夏埃拉?本陶斯笑著分享在失重狀態(tài)下倒立的經(jīng)歷，她表示那是最酷的體驗(yàn)，她不僅沉醉于窗外的景致和微重力環(huán)境，也享受升空的全過程，每一個升空階段都太奇妙了。

米夏埃拉?本陶斯之所以有這一次太空飛行的經(jīng)歷，是得到了漢斯?柯尼希斯曼的協(xié)助。漢斯?柯尼希斯曼曾經(jīng)在SpaceX公司擔(dān)任管理人員兼工程師，在SpaceX公司主力運(yùn)載火箭“獵鷹”系列的研發(fā)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。此前，米夏埃拉?本陶斯曾經(jīng)問了漢斯?柯尼希斯曼像她那樣的人能不能成為宇航員，后來漢斯?柯尼希斯曼就聯(lián)系了藍(lán)色起源公司，最終讓米夏埃拉?本陶斯和漢斯?柯尼希斯曼一起乘坐飛船實(shí)現(xiàn)了飛天的夢想。

從公布的畫面中，我們可以看到米夏埃拉?本陶斯她是坐著輪椅的，在飛船發(fā)射之前，她通過藍(lán)色起源專門配備的艙門延伸長椅，自行從輪椅轉(zhuǎn)移到飛船的座艙內(nèi)，而漢斯?柯尼希斯曼則在她的旁邊幫助她。

從畫面中，我們還看到了“新謝潑德”號飛船著陸后的樣子，它雖然跨過了卡門線進(jìn)入了太空的邊緣并且返回地球，但是飛船外部看起來是非常的干凈、整潔的，和中國的神舟載人飛船、俄羅斯的聯(lián)盟號載人飛船返回艙，以及嫦娥五號、嫦娥六號探測器返回器的外部截然不同。不管是載人飛船還是探測器返回器，外部都是被燒得黑不溜秋的，無一例外。為什么會有這樣的差異，難道是技術(shù)不如美國嗎？

其實(shí)不是的，不止神舟載人飛船、聯(lián)盟號載人飛船，美國的載人龍飛船、獵戶座載人飛船、“星際客機(jī)”飛船返回艙在返回地球的過程中都會出現(xiàn)不同程度的燒蝕過程，都存在被燒得黑不溜秋的情況。至于為什么“新謝潑德”號飛船不會像那些載人飛船那樣被燒得黑不溜秋，原因很簡單。

“新謝潑德”號飛船發(fā)射升空的時(shí)間其實(shí)不長，火箭助推器在發(fā)射了大約2分半鐘后就關(guān)閉了發(fā)動機(jī)了，這時(shí)候飛船的速度接近3倍音速。在發(fā)動機(jī)關(guān)閉后，飛船就和助推器進(jìn)行了分離，飛船繼續(xù)依靠慣性繼續(xù)向上滑行，隨后飛船內(nèi)的乘客就進(jìn)入了失重的狀態(tài)，在飛船內(nèi)短暫漂浮起來。

當(dāng)達(dá)到最高點(diǎn)后，飛船就會在重力的作用下墜落下來了，然后開始進(jìn)行傘降減速。在3個巨大的降落傘的幫助下，飛船穩(wěn)穩(wěn)地降落到地面。而飛船內(nèi)的乘客很快就出艙了。從發(fā)射升空到返回到地面，整個過程大約就是10分鐘而已。返回地球的過程速度也不是很快，進(jìn)入大氣層后氣動加熱效應(yīng)并不強(qiáng)烈，所以飛船溫度沒有急劇上升，基本上沒什么影響。

而中國的神舟載人飛船、俄羅斯的聯(lián)盟號載人飛船、美國的載人龍飛船、“星際客機(jī)”飛船之類的飛船的情況就沒那么簡單，飛行速度比“新謝潑德”號飛船的3倍音速快得多，接近地球第一宇宙速度7.9公里每秒。

當(dāng)神舟載人飛船、聯(lián)盟號載人飛船或者是載人龍飛船返回地球時(shí)，會經(jīng)過一系列的姿態(tài)調(diào)整，還要在合適的時(shí)間進(jìn)行艙段的分離，最后是返回艙沿著軌道繼續(xù)降低飛行高度，準(zhǔn)備返回地球。在完成一系列的操作后，飛船返回艙雖然經(jīng)過初步的減速，但是速度還是很快的。

而且在進(jìn)入大氣層的過程中，飛船返回艙的再入角度也是非常關(guān)鍵的，夾角太小的話飛船可能會被彈回外層空間，而夾角太大的話，進(jìn)入大氣層時(shí)會被燒毀。所以必須以一個很合適的角度進(jìn)入大氣層。

當(dāng)飛船返回艙以超過7公里每秒的速度闖入地球大氣層時(shí)，氣動加熱效應(yīng)會非常強(qiáng)烈，外部溫度會飆升到1000多℃，整個飛船返回艙就像被熊熊大火包圍著，透過飛船返回艙舷窗，航天員可以看到返回艙外部被燒得通紅。如果飛船是在晚上返回的話，當(dāng)飛船從中國的上空飛過去，我們可以看到一個明亮的“火球”，后面還可能會拖著火花。這就是飛船進(jìn)入大氣層后經(jīng)受高溫灼燒產(chǎn)生的。

當(dāng)然，雖然飛船返回艙進(jìn)入大氣層后會被超過1000℃的高溫灼燒，但是飛船是安全的，只要飛船返回艙沒有受損，設(shè)計(jì)、制造沒有問題的話，是可以承受這么高溫的灼燒的，飛船內(nèi)部的溫度也會很舒適，航天員也不會感到不適感。

隨著飛船高度不斷下降，在空氣阻力的作用下，飛船速度會越來越慢，氣動加熱效應(yīng)也會越來越弱，最后燃燒的現(xiàn)象也會隨之消失，溫度越來越低。當(dāng)飛船下降到大約10公里的時(shí)候，就會開始進(jìn)行傘降了，打開降落傘進(jìn)行減速。在減速傘的作用下，飛船返回艙下降速度會降低到7-8米每秒。

最后，神舟載人飛船、聯(lián)盟號載人飛船在即將著陸的瞬間，返回艙底部還會啟動反推發(fā)動機(jī)進(jìn)行一次緩沖，所以著陸的瞬間，著陸點(diǎn)周圍的灰塵會被吹起來，現(xiàn)場是灰塵滾滾的。而美國的載人龍飛船不存在這樣的情況，因?yàn)樗麄兊娘w船直接掉入大海進(jìn)行緩沖了。

正是由于在軌飛行的飛船飛行速度很快，重返地球的過程中，都會經(jīng)受高溫的灼燒，返回艙外部就會出現(xiàn)不同程度的燒蝕，有一些位置會被燒得黑不溜秋，甚至可以說是面目全非。而“新謝潑德”號飛船只是垂直發(fā)射到外層空間邊界了自行墜落下來，飛行速度很慢，就不存在這樣的現(xiàn)象，返回后，飛船外部依舊是干凈整潔的。