在10月30号,神舟十九号飞船成功发射了,这次航天任务的航天员指令长是蔡旭哲,在发射升空后,能够看到的最近无人舱的航天员们,脸上的神情都很兴奋,飞船也开始了为期为六个月的任务。
而在蔡旭哲终于发射升空之后,神舟十八号也在不久后成功返航。
神舟十八号的航天员们进入航天器后开始从太空返回地球,顺利着陆后,负责回收的人员们在第一时间就把他们送到了医院做身体检查,而至此成功返回地球的神舟十八号航天员们到底经历了何事?
为何要送他们进去医院检查身体?
火箭升空时不会外部变黑。在神舟十九号升空的当天晚上,神舟十八号飞船也成功返回,在神舟飞船离开地球时能够看到,飞船的外表是洁白一片的。
但是在这次成功返航之后,能够看到飞船的外部却是黑不溜秋的一片,甚至好几个地方都出现了“缺口”,航天员们从太空中返回时,这飞船的外表为什么会变成这副模样?
这和飞船从地球升空时的一片洁白形成了鲜明的对比。
那么这又是怎么回事呢?
神舟飞船分为两部分,一部分是载员舱,一部分是服务舱,在航天员从地球升天到太空时,载员舱就是他们乘坐的舱体,而在乘坐舱体的同时,外部涂抹的是一层高温隔热材料的烧蚀材料。
但是神舟飞船升空后飞行过程中,并不会出现外部烧蚀材料的颜色变化,这并不是因为外部颜色没有变化,而是由于速度太慢,不能对涂抹的烧蚀材料带来威胁,让外部的烧蚀材料烧掉从而露出内部材料。
神舟飞船在从地球升空最终抵达最近无人舱的时候,实际上它已经离开了地球表面超过一千公里的距离了,然而这距离对于外太空而言并不算什么。
外层大气层到外太空层之间的高度差不多在300公里左右,而神舟飞船在发射后达到一千公里的高度已经是离开了大气层进入外太空领域。
而能够和外层大气层进行摩擦产生烧灼效应,能够对航天器外部材料产生影响的最重要的因素就是高度。
然而在从地球升空的过程中,飞船飞行的高度并没有达到地球第一宇宙速度,从而达到和外层大气层之间发生摩擦的速度。
在离开地球时,神舟飞船最终飞行到大约2660公里的高度,但是在这个高度下,只有0.004个大气压,这表明已经远离了地球。
在这个高度下,等同于有37000公里的距离,然而在距离地球37000公里的高度下,其一半的高度也才只有其中的0.001个大气压。
而在这个高度下,速度也会变得非常快,但是虽然有37000公里的距离,由于在这个高度下空气稀薄,也就导致没有办法在这个高度上达到“第一宇宙速度”。
仅仅是接近第一宇宙速度而已,并且在这个高度下只存在很露薄的极少量空气,虽然能够和航天器产生摩擦,但是摩擦的程度也非常轻微。
神舟飞船从地球升空到外层大气层的这段时间,航天员们脸上并不会出现剧烈变化,因此有的同学可能会问,为什么航天员会认为自己感觉非常快呢?
飞船返航为什么外部变黑?但实际上是因为对于火箭来说,这段时间非常快,对于火箭来说,从发射之后到进入轨道这段时间,实际上只有8分钟的时间。
然而对于航天员而言,这8分钟却漫长无比,因为在这8分钟内,他们要承受高达7g的加速度。
在这8分钟内,他们的身体承受着高达7g的重力加速度,这相当于自身重力的8倍,这段时间他们的身体就会承受非常大的压力,一般人都无法做到在如此大的重力加速度下强忍痛苦。
因此这段时间对于航天员们来说,非常有压力,然而神舟飞船一离开大气层,飞船的外部材料不会和大气层发生反应。
也就不会对外部的隔热材料造成影响,因此从外部看,神舟飞船的外表依然是雪白的。
而神舟飞船在完成任务返航的时候,这就要和空气产生摩擦了,因为从外层大气层返回地球,需要穿过大气层,这个时候航天器下方和空气之间之间有非常快的飞船速度,在几万公里的速度下和空气之间发生摩擦。
摩擦的热量就会非常巨大,这种高温就会让外部的烧蚀材料受到高温的灼烧,从而烧蚀掉,最后露出里面的材料,因此在外部的保护层消失后,飞船的外表才会变成黑不溜秋的模样。
那么这种飞船的表面颜色变化是否就是因为烧蚀材料的消失?
其实并不是,因为飞船外部的保护层不止烧蚀材料,还有隔热材料。
如果只是烧蚀材料被高温灼烧掉,那么外表也不会变黑,只是外表会变成白色,实际上这些烧蚀材料消失后,表面的颜色变成黑色是因为下面的黑色隔热材料露了出来。
甚至正是因为这些黑色隔热材料的存在,才能够保护航天员们的安全,让他们在返航过程中不至于被高温灼烧致死。
充气式防热罩被研发中。其实为了航天器在返回地球后能够让航天员们的安全,科学家们在这方面呕心沥血,长时间打磨才最终成果。
最开始的时候外部使用的隔热材料是陶瓷材料,在上世纪六十年代的时候,能够防止高温的材料非常少,并且造价也非常贵。
因此很难能够做到既能保障航天员的安全,又能够降低制造和使用成本,所以在那时就开始探索能够对抗更高温的材料。
后来在上世纪八十年代,随着碳碱管的出现,这种材料不仅有着更好的对抗高温的能力,并且重量也非常轻。
所以这种材料被使用在航天器的外部防护层上,经过不断的发展和改进之后,现在的神舟飞船外层防护材料已经可以抵御航空器在返航时1000℃高温的灼烧。
但为了进一步对航天器的外部进行保护,科学家们现在又在进行一种叫充气式防热罩的材料研发。
这种充气式的防热罩会将防热罩做成气囊的设计,这样充气式的防热罩不仅降低了航天器的重量,并且因为这种防热罩是充气的方式,所以能够降低航天器的成本。
由于这种充气式防热罩是气体,因此能够以非常小的体积包装到航天器内部,进行充气后,能够占据更大的空间,同时能够有更好的减速效果。
因此为了让人类在太空探索的过程中保障航天员们的安全,科学家们一直在不断努力。
结语飞船在升空时不会变黑,不代表着它们表面的保护材料就不重要,其实这非常重要,正是因为它们的存在,才能够让航天员们安全到达目的地。
航天科技的进步离不开时间的打磨和科研人员的坚持,在未来,随着科技的进步,航天器的外部防护层也会不断进步,保障航天员们的安全。