圖為龍飛船側(cè)面的隔熱瓦 隨著飛船返回艙重返地球,它與大氣層之間的劇烈摩擦將會產(chǎn)生至少3000℃的高溫,那么,返回艙到底是怎樣有效隔熱的?難道說,單純依靠返回艙自身的隔熱結(jié)構(gòu),就能抵擋減速過程當中產(chǎn)生的上千攝氏度的高溫呢? 圖為飛船隔熱材料 嚴格來說,任何一艘飛船的返回艙都非常結(jié)實,也只有這樣才能確保飛船在穿越高密度大氣層,以及遭受大量空氣摩擦的時候,不會因為高溫和強大的沖擊能力折騰到解體,但如果只考慮飛船自身的結(jié)構(gòu)強度,是根本無法讓飛船返回艙抵抗重新進入大氣層時所產(chǎn)生的高溫,因此,宇宙飛船返回艙的底部會有一層堅固的復合護盾,用以正面抵抗空氣阻力和高溫對飛船自身造成的影響。 圖為對飛船隔熱防護盾材料進行試驗 但單純憑借這層主要結(jié)構(gòu)為耐熱陶瓷構(gòu)成的防護盾,并不能完全抵抗熱量對飛船的影響,因此,除了底部防護盾以外,飛船返回艙自身也同樣被厚重的絕熱涂層和蜂窩狀防熱層包裹起來,這意味著哪怕主隔熱盾被燒成了紅熱狀態(tài),再加上擊打到飛船自身表面的空氣等離子體溫度再高,在短時間內(nèi)它們也可能對飛船的核心結(jié)構(gòu)造成影響,哪怕這些高溫等離子體能夠燒毀飛船表面的絕熱涂料和隔層,它們也不會對飛船的核心區(qū)造成致命的影響。 當然,等飛船的速度被降低到某個程度之后,摩擦阻力的減少將意味著等離子體沖擊將會消失,而這個時候的飛船也將可以通過使用減速傘等其他方式來繼續(xù)降低自己的速度,從而為接下來的著陸進行緩沖,而為了確保飛船底部的緩沖設備能夠順利啟動,部分飛船甚至會在此后主動拋棄返回艙下方的主隔熱盾,從而確保飛船下方的緩沖裝置能夠順利展開,從而確保飛船能夠穩(wěn)定著陸。 圖為中國最新式返回艙的結(jié)構(gòu) 但對于絕大部分飛船的返回艙而言,不管是船體表面承受的超高溫等離子體沖擊,還是拋棄下方隔熱盾的行為,都將意味著返回艙主體結(jié)構(gòu)的受損,這導致了絕大部分的飛船返回艙在落地的同時宣告報廢,但對于中國和美國的最新式宇宙飛船而言,其表面的隔熱防護層和位于返回艙下方的主隔熱盾已經(jīng)不再是與本體結(jié)構(gòu)保持剛性連接的設備,這意味著這些飛船的返回艙在經(jīng)過檢修,并且重新覆蓋隔熱護盾之后,將能夠被再次使用。 顯然,若非有著堅固的耐沖擊護盾,以及熱量吸收升華材料,以及同樣包裹著船體的多層絕熱材料的共同協(xié)助,宇宙飛船的返回艙是不可能在承受巨大沖擊力的同時,忍受高溫而依舊保持內(nèi)部環(huán)境舒適的,因此,對于返回艙而言,更堅固的護盾和更好的絕熱材料,是確保這一飛船能夠順利抵抗高溫的最好保證。 |
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