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宇宙飞船返回地球的时候，总是会以极高的速度穿过大气层，在此过程中，飞船会与空气发生剧烈的相互作用，并因此而产生高温，进而使飞船表面的温度上升到上千摄氏度，如此高的温度，对飞船形成了严峻的考验，有可能只是隔热系统稍微出了一点问题，飞船就会被高温烧毁。
那么问题就来了，宇宙飞船返回地球时，慢慢降落不行吗？为何要冒着被烧毁的风险，高速穿过大气层呢？下面我们就来聊一下这个话题。 想要宇宙飞船慢慢地降落，就需要将其自身的速度大幅降低，怎么做呢？你首先想到的可能就是利用降落伞来减速，但这种方法却是不可行的，为什么呢？因为当宇宙飞船返回地球时，其速度实在是太快了。 相信大家对“三大宇宙速度”都不陌生，简单来讲就是，在无需额外动力的情况下，第一宇宙速度能使宇宙飞船环绕地球运行，第二宇宙速度能使宇宙飞船摆脱地球的引力束缚，第三宇宙速度能使宇宙飞船摆脱太阳的引力束缚。
第一宇宙速度又称“航天器最小发射速度”，显而易见的是，宇宙飞船要执行任务，其速度至少也要达到第一宇宙速度，而在返回地球的时候，宇宙飞船也会具备同样的速度，第一宇宙速度有多快呢？大约每秒钟7.9公里，以这样的速度，大概只需要1.4个小时，就可以围绕着地球赤道跑一圈。 （注：第一宇宙速度并不是一个固定的值，7.9公里/秒是地球表面的第一宇宙速度，随着高度的增加，其数值会出现一定程度的降低，比如说在空间站的高度，第一宇宙速度大概就是7.8公里/秒）
如此高的速度是人类目前能够制造出的任何降落伞都是无法承受的，只要一打开降落伞，立刻就会被空气形成的巨大阻力撕扯成碎片，另一方面来讲，即使降落伞的强度足够高，它也会与空气发生剧烈的相互作用，进而产生上千摄氏度的高温，在这种温度下，任何降落伞都将很快就被烧毁。 那给宇宙飞船提供反向的推力可不可行呢？答案依然是否定的。从理论上来讲，把一个速度为第一宇宙速度的物体减速到速度为零，其消耗的能量与将一个物体的速度从零加速到第一宇宙速度是一样的。
这就意味着，如果我们想通过给宇宙飞船提供反向推力来让其慢慢地降落，就需要在发射宇宙飞船时额外携带大量的燃料，而想要把这些额外的燃料送上太空，又需要比它们多得多的燃料来提供发射时的动力，以人类现有的发射能力来讲，这根本就不可行。 所以在返回地球时，我们只能让宇宙飞船高速穿过大气层，尽管这会使飞船面临被烧毁的风险，但在此过程中，空气阻力也会使飞船的速度持续降低，当飞船的速度降低到一定的程度时，我们就可以利用降落伞或者反向动力将其进一步减速，并最终让飞船安全降落到地球表面。
总的来讲，目前采用的方法大概可以分为“弹道式”、“滑翔式”以及“跳跃式”，其中“弹道式”就是让宇宙飞船直接向地球表面坠落，“滑翔式”则是让宇宙飞船像滑翔机一样在大气层中滑翔，并借此延长减速所需要的时间。 相对而言，“跳跃式”的技术含量最高，简单来讲，这种方法就是让宇宙飞船像“打水漂”一样在大气层顶“跳跃”，并在此过程中持续消耗飞船的动能，从而大幅延长减速的时间，使得飞船能够更加安全地在地球表面着陆。
值得一提的是，我国的“嫦娥五号”返回地球时，正是采用了“跳跃式”，该探测器于2020年11月24日发射升空，并于同年12月17日凌晨携带着1.731公斤月球样本顺利返回地球，在经过“太空打水漂”之后，“嫦娥五号”精准地在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆，这无疑彰显了我国在航天领域的强大实力。 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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