当宇宙飞船返回地球时,为什么要不惜燃烧代价,高速穿过大气层?

#时事热点头条说#

截至2022年,我国就已经成功将13位航天员送上太空了。宇航员进入太空时不仅危险万分,就连回家的时候还需要穿越恐怖的“黑障区”

虽然飞船会以极快的速度通过这个区域,整个过程只需要几分钟,但却恐怖异常。宇航员不仅需要经历生死攸关的几分钟,就连地面的工作人员也会十分紧张。

什么是黑障区?

黑障区(Blackout zone)指的是导弹弹头和航天器返回舱等再入体在返回大气层的时候,因为极快的速度,使得再入体的表面被超高速摩擦

因为剧烈摩擦产生的高热,温度一般在2700摄氏度以上,如此骇人的高温就会迫使再入体周围的空气产生电离

再入体周围的电子浓度持续上升,就会逐渐将再入体整个包裹起来,形成一个“等离子鞘套”,导致这一段区域的无线电被迫衰减甚至中断

由此可见,并不是说进入黑障区后宇航员突然什么都看不见了,而是对于地面的通讯设备和测量设备来说,再入体“失联”了

实际上,因为等离子气体给再入体套了一个壳子,随之产生的热效应和强电场使得宇航员可以通过返回舱的舷窗,看到外面有类似放电的、闪烁的白色眩光

虽然外面的景色可能比较有趣,但返回舱中的宇航员可是一点儿欣赏的心情都没有。因为失去了与地面的联系,地面无法通过任何遥控方式控制飞船,宇航员必须也只能靠自己完成全部操作

黑障区有多可怕?

整个黑障区大约会持续4至6分钟,虽然时间短暂,但是由于返回舱处于高空、高温、高速、高重力加速度的情况中,并且还失去了地面的帮助,这短短的几分钟成了返回舱能否安全着陆的最关键时期,也是最容易发生意外的阶段

1971年6月30日,苏联“联盟11”号宇宙飞船返回舱再入大气层,分离时返回舱的压力阀门被震开造成空气泄漏,最终导致3名宇航员死亡。

2003年,美国哥伦比亚号航天飞机在返回地面前16分钟发生爆炸,飞船最终解体,7名航天员全部遇难。

黑障区成了返回舱不得不经过的地方,因为只要速度在8至12马赫时,就有可能对无线电通讯造成影响

这段时间,宇航员不仅要忍受着极大的心理压力,还得在没有地面帮助的情况下镇静地独自完成所有操作,到距离地面10公里时才能打开降落伞,真的十分令人敬佩。

慢着,我们有办法

不过,即使无线电联系不上返回舱,但是它实际上已经进入了地球大气层,所以从地面上可以用别的方式对其进行侦测。最近,我国就在载人飞船黑障区跟踪测量上取得了重大突破。

返回舱在进入黑障区之后只能使用雷达和光学设备进行测量,但是这段时间又对预报返回舱落点极为重要。虽然黑障,但是科学家必须想办法看见它。

据酒泉卫星发射中心敦煌测控区指挥长曾强介绍,在神舟十五号载人飞船返回时,他们就确定了新的思路,同时使用雷达和光学设备,在新思路和先进仪器的帮助下,完成了黑障区跟踪测量任务。

2023年6月4日,神舟十五号飞船返回舱刚进入黑障区,敦煌测控区光学组就准确地捕捉到返回舱的实时高清图像。

在我国一代又一代科学家的努力下,已经成功让我们国家具备了黑障区稳定跟踪飞船的能力,随着信号检测和跟踪技术的不断完善,未来,我国将取得更多的突破。

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页面更新:2024-03-12

标签:大气层   敦煌   神舟   宇宙飞船   航天员   宇航员   飞船   测量   再入   地面   返回舱   代价   地球

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