Question

飞船同样是穿过大气层，为什么返回时会有高温呢，升空时却没有呢

Answer 1

现阶段，无论是载人飞船，还是货运飞船，它们都是用火箭送入太空中。当太空飞船执行完任务之后，它们是如何返回地球的呢？

当太空飞船返回时，它们会受到地心引力的作用而向下加速。但同时，稠密的大气层会让太空飞船减速。总的来说，太空飞船返回地球时是减速的过程，而非加速落到地球上。

再入大气层

根据牛顿力学可知，地球的第一宇宙速度为7.9公里，这是太空飞船的最大轨道速度。随着轨道高度的增加，轨道速度会逐渐下降。载人飞船的轨道高度一般为400公里，对应的轨道核绝速度约为7.7公里/秒。如此巨大的动能，太空飞船没有足够的燃料来使自身减速，只能依靠地球稠密的大气层来减速。

太空飞船在轨道上先启动火箭发动机进行制动，使它能够脱离原来的轨道，并在地球引力的作用下再入大气层。一般来说，100公里是太空分界线。太空飞船再入大气层的方式有很多种，例如，弹道式、跳跃式、滑翔式，无论哪一种都是利用空气阻力进行减速。

在太空飞船再入大气层的过程中，举氏亮由于飞船前方的空气被强烈压缩（而非飞船与空气剧烈摩擦），导致飞船外表的温度大幅度升高至1000度以上。为了保证飞船的安全，需要采取措施来应对这种高温。

飞船如何应对高温？

我国的神舟载人飞船系列会在飞船外表涂上一层烧蚀材料，它们在高温的正宽作用下会被烧毁，脱离飞船，从而带走大量的热量。美国宇航局（NASA）的航天飞机则是采用隔热瓦，机腹覆盖着隔热陶瓷，机翼和机鼻上安装的是碳-碳复合材料，其余机身使用其他隔热材料。

隔热材料对于太空飞船的安全返回起到至关重要的作用。在2003年，NASA的哥伦比亚号航天飞机升空时，由于外挂燃料箱上的泡沫掉下来击中机翼，打穿了机翼上的一块隔热瓦。当哥伦比亚号航天飞机返航时，炽热的气体从机翼上的破洞大量涌入，导致航天飞机解体，机上的7位宇航员全部遇难。

当太空飞船的速度得到充分减速后，将会打开巨型的降落伞，使飞船进一步减速到每秒十几米。我国的神舟载人飞船在离地面大约1.4米时，还会启动反推火箭，以使飞船能够安全着陆。NASA的航天飞机则是采用滑翔的方式返回地球，最后着陆时也会打开减速伞进行制动。

太空飞船返回时会经历高温，为什么升空时不会呢？

原因在于火箭升空时，其速度并不快。火箭起飞时的重量大，并且稠密的大气层会产生很大的阻力，所以火箭加速困难，速度较小，气动热效应并不强烈。

当火箭穿过稠密的地球大气层之后，由于空气阻力更小，火箭的质量变得更低，后续的加速变得更容易，并且也不会出现很强的气动热效应。正因为如此，哥伦比亚号航天飞机才能带着一个破洞安全飞上太空。

太空电梯

如果未来能够建成太空电梯，那么，往返太空时不会经历巨大的速度变化，也不会产生极高的温度，隔热将不再是一个大问题。只是目前没有强度足够高的材料，太空电梯还停留在理论阶段。