神舟十八号安全返航!返航时外部被烧得黑不溜秋,为何发射时不会

科技深度洞察者 2024-11-05 07:36:36

导语

神舟十九号发射之后,大家也纷纷回忆起神舟十八号的发射。

神舟十八号搭载着4名航天员,大家也都纷纷担心空间站的实验进行会不会出现什么问题,同样也担心航天员的安全。

那么在神舟十八号顺利返回后,大家也发现一个很奇怪的现象,就是大家平常所见到的航天飞船都是一排排的雪白色的,但是神舟十八号返回后,外壳却被烧的黑不溜秋的,这是怎么回事呢?

发射时不会有这么黑的现象。

10月30日凌晨12点18分,神舟十九号在九天航天发射场进行发射,此次神舟十九号航天员组成分别是蔡旭哲、宋令东、王浩泽,共同开启为期约六个月的太空之旅。

而在此之前不久,神舟十八号也已经成功返航,3名航天员在工作人员的帮助下,顺利出舱。

神舟十九号是神舟七年来发射的第八飞船,参与到新一轮的飞行中。

而神舟十八号搭载的4名航天员在经过专业的培训后,10月12日成功发射入轨。

同样在今年的5月5日,也顺利迎回神舟十七号,这是中国航天首次进行在轨交接工作,航天员们平安返回后,大家都非常关心空间站的实验进行是否会受到影响,以及航天员们在空间站的生活状态。

而在神舟十八号顺利返回后,大家也发现一个很奇怪的现象,就是大家平常所见到的航天飞船都是一排排的雪白色的,但是神舟十八号返回后,外壳却被烧的黑不溜秋的,这是怎么回事呢?

神舟航天飞船一般分为前三个部分:分别是返回舱、轨道舱和服务舱。

在飞船发射后,返回舱将在35天后完成升轨,隔离舱则会在进入空间站对接后,与实验舱对接,而服务舱则会在飞船发射后与发射火箭分离。

实际上,只有在进行大气层再入阶段时,才会有这样现象的发生,同时在整个航天任务中,这也是航天器所经历的最危险的一段时间。

因为根据热气动加热效应,飞船将以接近地球第一宇宙速度的速度再入大气层,会与空气产生激烈的摩擦碰撞,碰撞反应将会产生大量热量。

在进入大气层的过程中,大气层也会发生剧烈的变化,外层的空气将会随着飞船的进入被排向外层空间,此变化过程会造成大量温度的升高,达到外层的温度可以超过1000℃,而受到温度影响最严重的就是航天器的外部了。

因此,一进入大气层,航天器的外部就会开始发生变化,就好比我们在高温的情况下扣上一张塑料薄膜,会发现这张薄膜会产生大量气泡,而温度上升到一定程度后,塑料薄膜将会开始不断冒烟,最后完全燃烧。

而在进入大气层后,飞船的外部也会因为温度升高而不断冒烟,最后外部表面会被烧成黑不溜秋的样子,这也是航天器研发人员刻意为之的,航天器的外部还有一个特殊的名字叫“烧蚀材料”。

从字面上我们就可以了解到,烧蚀材料是为了在航天器进入大气层时不断燃烧来吸收大量热量,而减少对飞船内部会产生严重影响的。

返回舱设计中的烧蚀材料。

在我国的航天器设计中,返回舱是一个非常重要的部分。

因为有很大一部分航天监测都是在返回舱中进行的,返回舱也就是我们平常所见到的一排排的雪白色舱体。

返回舱负责将航天员安全的送到地面,并将所有的实验样本都安全送回地球。

如果没人能将航天员安全送回地球,那空间站甚至会失去它的意义,作为一种载人航天飞船,最大的意义就是完成载人航天。

返回舱的设计主要有两个目的,一个是让航天员能很好的完成各种监测,另一个则是将航天员送到安全的地方。

返回舱的外部是一层坚固的壳体,可以抵挡由于飞船在返回时产生的强烈气动加热效应所产生的高温。

因此这种壳体不是用普通的材料制成的,而是用一种烧蚀材料制成的,这种烧蚀材料可以将气动加热效应转化为热量,从而升高到一定温度后,就会开始不断冒烟,最后完全燃烧。

而这种烧蚀材料主要有三类,每一类又有多个不同的材料。

第一类是陶瓷材料,包括高铝土陶瓷和氧化锆陶瓷。

第二类是碳基材料,包括各类碳纤维材料和碳化硅等。

第三类是高聚合物材料,包括聚酰亚胺和聚酰胺等。

不同类型的烧蚀材料不仅有不同的使用情况,同时也有不同的性能,使得返回舱的设计上更加丰富多彩。

同时为了能够将航天员们更好的保护起来,返回舱还需要有隔热材料。

隔热材料是为了阻挡热量的传递,其工作原理与烧蚀材料正好相反。

它不仅不吸收热量,还阻挡热量上升,确保返回舱内的航天员人生安全,同时在返航过程中,返回舱外部被烧成黑不溜秋的情况也是被刻意为之的。

这是因为返回舱外部还要有一个安全舱,将航天员与外部进行阻隔,以确保航天员安全返回,这个安全舱则是通过不同比例的烧蚀材料进行设计的。

充气式防热罩。

那么外部变黑是不是真的有影响呢?

我认为这一定会对航天员产生一定的影响。

不知大家是否有过这样的一种体会,就是用速溶咖啡泡水时,刚开始放下去的时候,它是雪白色的,但是与水混合后,它会逐渐变成咖啡色,这就是与空气反应。

而飞船的外部也会与空气进行反应,飞船研制人员肯定会考虑航天员的情况,因此实际上航天员是能够做到没有任何影响的。

但是航天员的心理可能就不好接受了,不知大家是否有过这样的体验,就是在吃饭的时候,碗里只一小撮饭,但是你却觉得非常的多。

理想与现实是有一定差距的,但是它并不会对你存在威胁。

航天器也一样,虽然外部是黑色的,但是他的安全性是有保证。

其实在国际上,关于火箭的发射难度,不止是中国,其他国家也是一样的,在这方面我们不必担心。

而且因为航天任务的成本非常高昂。

我们也不能过于追求完美。

当时为了兼顾航天器的有效载荷和隔热材料工作时,研发机构也想出了一个办法,那就是用充气式防热罩来代替烧蚀材料。

相关资料显示,充气式防热罩在功能上将会有着更高的工作效率。

因为它将会将空气存储在罩内,同时将它换成储存设备。

当防护罩的内层温度升高时,储存的气体会向外面冲出。

这样不仅可以更好的保护航天器的安全,有利于航天员在舱内的安全,还能将航天器的有效载荷提升3倍。

同时在减轻总重量的同时,也会降低任务的成本。

同时在充气式防热罩内部,还会有一层功能膜,防止气体的泄露。

这层膜在高温的情况下会发生化学反应,并融合在一起,形成一层隔热层,使得温度上升更加困难。

因此充气式防热罩的工作效率会更高。

但是为什么没有实现呢?

这是因为充气式防热罩的技术难度比较大,而且技术还不成熟,不能保证航天器的安全,因此在实际应用中,我们还要原有的技术继续使用。

结语

返回舱会受到这些影响实属正常。

在航天器的研发中,材料是不固定的,但是它们的性质是固定的,因此在材料的使用上,我们不必担心。

同时航天器的外部被烧成黑不溜秋的样子也是非常正常的,我们也不必对航天员的影响产生担心。

0 阅读:0