Question

飞船同样穿过大气层，为什么返回时会有高温，升空时却没有？

Answer 1

在这个阶段，不管是载人的，还是货船，都是由火箭发射到太空的。航天器完成使命后，他们是怎样回到地球上的？

航天器在返回的过程中，由于重力的作用，它们将向下运动。但是，高密度的大气会使航天器减速。总之，当宇宙飞船返回地球时，它的速度比降落在地球上要慢很多。

重返大气层

从牛顿力学中我们可以看出，地球第一个宇宙速度是7.9公里，这是航天器的最大轨道速度。轨高越大，轨道速度越慢。载人飞行器的轨道高度一般是400公里，其轨道速度大约是每秒7.7公里。由于有这么大的动能，宇宙飞船没有足够的燃料让自己减速，只能依靠地球稠密的大气减速。

航天器在轨道上首先启动火箭发动机以进行制动，这样它就能脱离原来的轨道，然后在地球的重力作用下重新进入大气层。一般说来，100千米是空间分界线。航天器重返大气层的方法很多，如：弹道式、跳跃式、滑翔式等，这两种方法都利用空气阻力来减速。

当航天器重新进入大气层时，由于航天器前面的空气受到强大的压缩(而不是飞船与空气的剧烈摩擦)，导致飞船表面温度大幅上升到1000度以上。为确保船体安全，应对高温采取措施。

航天器怎样应对高温？

我们国家的“神舟系列”载人飞船外罩有一层腐蚀物质，在高温的作用下就会燃烧，与飞船分离，从而带走大量的热量。美国国家航空航天局(NASA)的航天飞机采用了隔热瓦片，在机腹外包绝缘陶瓷，机翼和鼻部装有碳碳复合材料，其余机身采用其它绝缘材料。

绝热材料在航天器安全返回时扮演了一个关键角色。2003年，NASA哥伦比亚号航天飞机在外挂燃料箱上的泡沫落下击中机翼，撞破了机翼上的一个隔热板。在太空船返回时，炽热的气体从机翼的破洞中大量涌进，造成航天飞机解体，机上7名宇航员全部遇难。

在宇宙飞船的速度被完全减慢之后，它就会开启巨大的降落伞，进一步降低到每秒十几米。神舟载人飞船在距离地面约1.4米的情况下，也将发射反推火箭，以保证飞船安全降落。NASA的航天飞机就是用滑翔的方式飞回地球，并在最后降落时打开减速伞进行制动。

航天器在返回的时候会遇到高温，为什么升空的时候没有？

这是因为火箭在飞行的时候，它的速度很慢。火箭弹在起飞时重量巨大，而且密集的大气层会造成巨大的阻力，因此火箭加速困难，速度较小，气动热效应也不强。

在火箭穿越密集的地球大气后，由于空气阻力较小，火箭的质量较低，较容易随后的加速，同时也不会有强烈的气动热影响。正是由于这个原因，哥伦比亚号宇宙飞船能够安全地载着一个破洞进入太空。

宇宙升降机

假如将来能建造出太空升降机，那么在往返太空中，速度不会发生很大的变化，也不会产生非常高的温度，绝热将不再是大问题。只是目前还没有足够强的材料，太空升降机仍停留在理论阶段。