人类探索宇宙的旅程不断推进，而宇宙飞船的返回地球过程总是让人充满疑惑与好奇。作为首次返回人类月球的飞船，“阿尔忒弥斯1号”号在2023年12月11日顺利返回地球，成为了人类探索宇宙的新里程碑。然而，观察这次宇宙飞船返回的过程，大家发现：奇怪的是，为什么宇宙飞船返回地球时会被高温炙烤，飞出地球时却没有？今天我们就来聊一聊这个问题。

第一章：飞船返回地球时的高温究竟从何而来？看完就明白了

（1）飞船返回地球时的高温并非摩擦，而是“气动加热”

实际上，宇宙飞船返回地球时经历的高温主要来源于气动加热，并不是大家想象中的那样，是和空气发生摩擦。 气动加热是指高速运动的物体在穿越稠密空气时与空气分子碰撞所产生的热量，物体与空气的相对运动速度越快，气动加热效应越强。

在太空中，空气稀薄，气动加热的影响非常小，当飞船以相对较高的速度飞入地球大气层时， 会与大气中的空气分子发生剧烈碰撞，从而产生大量的热量，这就是飞船在返回地球时会被高温炙烤的原因。

（2）什么是气动加热？原因在于高速飞行物体与空气的强烈摩擦导致

气动加热是一个复杂的物理过程，涉及到流体力学、热传导等多个学科的知识。简单来说，就是由于物体在高速运动时会对前方的空气产生很大的压缩， 而这些被压缩的空气又会向后方迅速膨胀，这个过程会产生大量的热量，导致飞船表面温度急剧升高。在飞船返回地球时，气动加热是非常明显的， 飞船表面的温度可以达到几千摄氏度，这就是为什么飞船会被高温炙烤的原因。

（3）飞船降落速度快，是气动加热的“罪魁祸首”

当宇宙飞船返回地球时，速度和地球表面的速度接近第一宇宙速度，大约8km/s左右，所以在返回地球的过程中，会产生强烈的气动加热， 而且飞船会在大气层中经过多次的反射和折射，热量会在船体表面被吸收，导致船体表面温度极高。

而在飞出地球的时候， 飞船的速度会逐渐的提升，并且随着高度增加，空气的稠密度也会逐渐降低，因此气动加热的效应就会逐渐的减小。

第二章：飞船时高温的“无奈”，原因真的很复杂

（原因一）当前技术限制，飞船降速无法有效地降低温度

当前的技术水平，宇宙飞船的降速依然是一个非常复杂的问题，当飞船进入地球大气层时，由于气动加热的影响，飞船表面温度会急剧升高， 为此，宇航员们会使用一种称为“热防护系统”的保护措施，以减少高温对飞船内部的影响。

热防护系统主要由特殊材料制成，能够有效地隔绝热量，保护宇航员和设备的安全。如美俄宇航局的飞船都使用一种叫做“陶瓷绝缘材料”，这种材料具有优良的耐高温性能，能够抵御高温的侵蚀。

（原因二）推动系统太弱，无法避免大气层的气动加热

在飞船返回地球的时候，气动加热是一个不可避免的过程，而当前的空间技术水平仍然有限，无法完全避免气动加热的影响，飞船的速度和地球表面接近第一宇宙速度，而目前我们没有足够强大的动力系统来快速地降低飞船的速度，避免或者减小气动加热的影响。

大多数飞船在返回地球的时候，主要依靠的是空气阻力和重力来减速，因此，随着速度的减小， 飞船和空气之间的相对速度会减小，气动加热效应也会逐渐减小。

第三章：未来可以探索的方向，来应对气动加热带来的问题

【方向①】开发新材质的热防护系统，抵御大气层气动加热

未来，可以开发新型的热防护系统，以提高飞船在返回地球时的安全性和效率。 新型的热防护系统可以采用新型的陶瓷、金属或复合材料等，具有更好的耐高温性能和抗氧化性能，并且可以采用新型的涂层技术，如等离子体喷涂、激光熔化等，以提高材料的耐高温性能和抗氧化性能。

【方向②】使用新型的核动力系统进行飞船减速

在未来，可以考虑使用新型的核动力系统进行飞船减速，以减少对传统燃料的依赖。新型的核动力系统可以采用小型化、安全性高的核反应堆，提供足够的动力来实现飞船的减速和变轨，同时可以避免使用传统的燃料，降低成本和风险。

同时， 也可以结合新型的电推进技术，加快飞船的减速速度，提高飞船的安全性和效率。

【方向③】设计可以在大气层中自动调整姿态的飞船

在大气层中，飞船的姿态会影响其与空气之间的相对速度，从而影响气动加热效应的强度。因此，设计一种可以在大气层中自动调整飞船姿态的飞船，可以有效减少气动加热的影响。飞船可以根据当前的速度和高度等数据， 自动调整飞船的姿态，以达到减少气动加热的效果。

【方向④】利用等离子体技术创造“个人气候空间”

在大气层中，气动加热是一个不可避免的过程，因此可以考虑利用等离子体技术创造一个“个人气候空间”，以保护飞船的内部不受气动加热的影响。具体来说，可以在飞船周围产生一个等离子体层， 通过等离子体的特性，使得飞船的内部与外部隔离，从而降低气动加热的影响。

【方向⑤】研究可再生燃料或能量回收技术，来为飞船提供动力

在飞船返回地球时，动力系统的强度非常关键，因此，可以研究可再生燃料或能量回收技术，为飞船提供足够的动力，以降低返回时的高温影响。

例如，可以利用太阳能、风能等可再生能源为飞船提供动力， 或者研究能量回收技术，将飞船在进入大气层时产生的热量转化为电能，供飞船内部使用。

总之，宇宙飞船返回地球时被高温炙烤，主要是由于气动加热的影响，而飞出地球时没有被高温炙烤，是因为在太空中，空气稀薄，气动加热的影响非常小。为了应对未来可能出现的飞船返回时的气动加热问题，科学家们正积极探索新的解决方案，并期待未来的技术能够更加有效地应对这一问题。