幾乎被燒得面目全非, 神舟十二號飛船返回地球時到底經歷了什麼?

現在我們的天舟三號貨運飛船已經發射升空，此前我們的神舟十二號飛船也已經安全返回地球。透過對比發射前後的畫面，我們可以看到神舟十二號飛船的返回艙在發射前以及返回地球后，外側是差別非常大的。在發射之前，飛船外部看起來非常乾淨整潔，但是在返回以後返回艙卻看起來像被燒烤過那樣。這並不僅僅是神舟十二號飛船返回艙才有這樣的情況，

嫦娥五號

探測器

返回艙帶著珍貴月球樣本返回地球時，同樣幾乎被燒得面目全非。下圖就是嫦娥五號探測器的返回艙，在返回艙的表面有一些區域幾乎已經是黑不溜秋的，外殼有一些區域神舟看起來已經有脫離現象。這是怎麼回事？飛船返回艙在返回地球時到底經歷了什麼？

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嫦娥五號返回艙

神舟十二號飛船返回地球時到底經歷了什麼？

衛星

、飛船這些

飛行器

的速度非常快，一般都達到或者超過地球的第一宇宙速度7。9公里每秒，有一些甚至可以達到或者接近地球的第二宇宙速度11。2公里每秒。當飛行器以這麼快的速度環繞地球飛行時，可以飛行很長時間都不會掉下來，因為離心力與重力相抵消。不過由於在地球軌道附近仍有稀薄的空氣，不可避免會給這些飛行器帶來空氣阻力。

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嫦娥五號返回艙

雖然太空中的空氣阻力在短時間內不會導致飛行器的飛行速度、飛行高度明顯下降，但是長年累月後，這些飛行器最終還是會掉下來。如很多衛星在結束使命幾個月或者幾年以後就會墜入大氣層。而載人飛船想返回地球時不能依靠速度、高度自然衰減來實現，因為這個時間非常長，很多飛船的飛行時間可能只有幾天時間，所以飛船在返回地球時一般都需要啟動發動機減速、制動來降低速度。

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第一個階段：神舟十二號飛船先與空間站分離，然後逆時針轉動了90°，隨後又逆時針旋轉了90°，推進艙在前方，而返回艙位於後方，與之前的朝向相反。緊接著，推進艙啟動發動機進行制動減速，從近400公里的高空開始降低軌道。

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第二階段：當返回艙、推進艙組合體下降到距離地面大約140公里時，返回艙與推進艙分離，返回艙選擇好恰當的再入大氣層姿態角準備進入大氣層。如果角度過大，返回艙可能會衝入大氣層，而角度過小，返回艙就可能會被大氣層彈出去，有點像打水漂。此前嫦娥五號探測器返回艙以接近第二宇宙速度返回大氣層時，曾經以“打水漂”的方式在大氣層中減速。

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第三階段：當返回艙下降到100公里的高度穿過“卡門線”時，空氣密度越來越大，返回艙與大氣劇烈摩擦產生的氣動加熱效應，讓返回艙周圍氣體的溫度急劇上升到幾千℃。這麼高的溫度，讓返回艙的周圍燃燒起來，最終原本乾淨整潔的返回艙外部就被燒得黑不溜秋的。

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這個過程是最驚險的環節之一，如果返回艙外殼的隔熱效果不明顯，那返回艙內的溫度也會很高，對於宇航員來說無疑是壞訊息。如果返回艙出現裂縫或者小孔，幾千攝氏度的熱空氣也會湧入返回艙內，造成悲劇。如前蘇聯的聯盟11號飛船在返回地球時由於返回艙的壓力閥門被震開，艙內3名宇航員因此犧牲。雖然溫度非常高，但是科學家為神舟飛船的返回艙研製了防熱材料，能夠保護返回艙內宇航員的安全。

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第四階段：隨著返回艙下降到距離地面大約10公里時，就會開啟減速傘繼續降低速度，搜尋隊員也已經發現了返回艙降落，就會前往返回艙的著陸點附近等待搜救。在即將到達地面時，返回艙就會啟動反推發動機進一步將速度降下來，著陸的速度下降到2米每秒。從拍攝到的畫面，我們可以看到返回艙在著陸前的一瞬間地面揚塵四起。

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只有在降落有大氣層的星球時才會出現這樣的情況，飛船著陸到那些沒有大氣層的星球時，是不會出現燃燒現象的。如嫦娥五號探測器在登陸月球時就沒有燃燒起來，探測器的上升級從月球表面起飛到達月球軌道完成樣本交接後，再入受控降落月球表面，也沒有出現類似的燃燒現象，所以它原本是怎麼樣的就是怎麼樣的。

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在正常情況下，環繞地球飛行的衛星最終都會墜入大氣層，只是時間的問題而已，有一些衛星可能幾個月就會再入大氣層，有一些衛星可能需要幾年、幾十年甚至更長時間才會重返地球。由於衛星不需要搭載宇航員，在完成使命以後就會被拋棄，所以不需要考慮這些衛星殘骸再入大氣層時的高溫問題。畢竟，為衛星塗抹防熱材料需要大量資金，也沒必要這麼做，還不如讓它們直接再入大氣層，被幾千攝氏度高溫燒燬。