為什麼返回艙會產生高溫呢（與大氣層摩擦產生上千度高溫）

2023-09-11 14:50:18

圖為中國最新式飛船的返回艙結構

隨著宇宙飛船返回艙重返地球與大氣摩擦產生上千度的高溫，那返回艙是咋隔熱的？又或者確保艙內恆溫，以保證航天員的安全？對此，中國院士給出了答案。

圖為神舟飛船返回艙

想要讓返回艙表面的特殊耐熱防護層承受高達2000℃的高溫實際上並不難，但難就難在如何確保返回艙表面的熱量不會滲透到返回艙內部去，從而避免高溫對返回艙內部的電子設施造成損害，又或者是將返回地球表面的航天員給烤熟，為了確保返回艙在承受大氣層高溫灼燒的前提下，依舊能夠保持內部溫度的穩定，中國院士們給返回艙裝備了3種不同的特殊武器，以保證宇宙飛船返回艙在穿越地球大氣層時，產生的巨量熱能，不會滲透到返回艙內部，對內部設備和人員的安全造成負面影響。

圖為神舟5號的底部結構層

返回艙在穿越大氣層時，用於抵抗高溫的第一面盾牌就是表面的可揮發隔熱材料，這些隔熱材料在返回艙穿越大氣層時會與空氣產生劇烈摩擦，然後這些耐高溫材料就會因此熔化和升華，從而帶走在返回艙表面積累的熱量，從而對返回艙表面的溫度進行控制。

只是，儘管返回艙表面的燒蝕材料可以通過熔化和升華的方式將返回艙表面的溫度控制在幾千攝氏度左右，但這依舊遠遠超出了飛船電子設備和太空人們所能承受的溫度上限，因此，在燒蝕層的下方，科學家們鋪設了能夠進一步減緩熱量入侵的蜂窩狀絕熱層和氣凝膠材料，為了確保返回艙艙體結構能夠在承受高溫燒灼的同時依舊保證自己有著足夠的強度，不會因為高速刺穿空氣產生的激波而解體，返回艙了防護系統上的高溫隔熱材料紀要經歷大量的測試，才能被科研人員們認可，從而真正成為宇宙飛船返回艙絕熱系統的一部分。

圖為中國最新式飛船返回艙

除了以上一系列使用多種擁有高強度和低擴散係數，以及在高溫下依舊能夠保持堅固結構的複合抗燒蝕和絕熱材料構成的防禦架構，宇宙飛船裡面還有著一套不算明顯的熱防護系統，那就是飛船空調管道裡面的殘餘冷卻劑；通過冷卻劑蒸發並從單向閥排出飛船返回艙的方式，這套系統能夠讓返回艙內部的溫度變得適宜，儘管它嚴格來說並非返回艙熱防護體系的範圍內，但如果這套系統並不能發揮作用，返回艙內部的溫度，也同樣會被太空人們以及返回艙內部電子設施散發的熱量，提升到一個讓人覺得難以接受的水平。

所以，宇宙飛船返回艙的熱防護結構實際上是一個相當複雜的體系工程，而並不是使用單一設計單一材料就能夠完成的，也就是這好幾套設備共同發揮作用的前提下，飛船的返回艙才能在穿越地球稠密大氣層，並進行劇烈減速的前提下，確保自己的核心區溫度依舊處於人類適宜水平當中。