为什么“神舟十三号”距离“神舟十二号”的发射间隔这么短?飞船穿越大气层,为什么只有返回时会燃烧,这是什么原理?
我国的神州十二号,搭载着三名宇航员于9月17日顺利返回东风着陆场,圆满的完成了为期3个月的空间站任务。
就在神州十二号返回不久,天舟三号货运飞船也顺利发射,并与空间站完成对接,送去了新的科研仪器和更多的宇航员的生活用品,等待着不久就要升空的宇航员调试和使用。
按照计划,神州十三号将要于10月份择机发射,届时,又会将三名宇航员送入空间站,在空间站工作6个月的时间,进一步完成我国空间站的建造计划,解决空间站建造过程中的相关技术问题。
一,神州十三号与神州十二号相隔时间为什么这么短?
按照我国的空间站建造计划,我们的空间站将会在2022年完成建造任务,此后,就会进入常态化运行。在这以前,我国的空间站将会组成一个由天和一号核心舱、天舟二号飞船、天舟三号飞船以及神州十三号飞船的组合体在太空运行,整个空间站质量重达50吨。
当神州十三号于明年返回地球后,我国空间站的将进入全面建造阶段,也就是说,还有一年的时间,我国的空间站就将正式启用。我们的计划,一环紧扣一环,神州十三号,紧随神州十二号发射,通过进一步的科学验证,来确保明年的神州十四如期发射,最终在明年年底之前,我国空间站整体建造完成。
从时间上看,我国空间站的建造任务,可以说是时间紧,任务重,我们在稳妥的基础上,抓紧时间一步紧接一步,力争按计划顺利的完成空间站的建造,为正式运营打好基础。所以,神州十三号与神州十二号间隔时间是不会过长的。
二,飞船穿过大气层,为什么只有返回时会燃烧,而发射时不会燃烧?
其实,这个问题不难理解,这与地球大气层密度变化和飞船的飞行速度变化有关。
地球大气层,越靠近地球,密度越大,远离地球,大气层的密度就越来越小。飞船发射时,虽然处于大气密度最大的部位,但是,飞船发射初期,速度慢,和大气的摩擦不足以产生高温。
随着飞船越来越快,当速度达到与大气剧烈摩擦的阶段,大气密度就已经很小了,那时候,虽然摩擦剧烈,但是因为大气稀薄,也不足以产生可以燃烧的高温。所以,在飞船发射过程中,没有飞船燃烧的物理现象。
但是,当飞船返回,情况恰好相反,当飞船再入大气层时,其速度就已经非常快了,而且随着不断下降,速度会越来越快,而大气层的密度也越来越大,飞船就会与大气产生剧烈的摩擦。这种剧烈摩擦产生的高热,使得飞船周围的大气产生电离, 这种电离包裹着飞船,从地面上看,就是飞船周围剧烈“燃烧”着熊熊大火的景象。
为什么“神舟十三号”距离“神舟十二号”的发射间隔这么短?飞船穿越大气层,为什么只有返回时会燃烧,这是什么原理?
神州13号随时待命,已经加注完推进剂,如果神12在太空发生意外故障导致飞船不能返回随时准备发射营救神州12。飞船第一阶段先是减速,然后绕地球一圈,找准着陆点推进器载着返回舱快速下落,由于速度过快,推进器燃烧解体,随后返回舱进入大气层后以第一宇宙速度即7.8公里/秒的速度下落,返回舱自行下落,下落过程中表面燃烧,不过不用担心它对航天员造成不了伤害,为了不让返回舱温度太高,航天员不停的变换返回舱角度增加阻力,到达地面10公里处自动启动着陆系统,打开引导伞,牵引伞,减速伞以及主降落伞降低速度,在距离地面1公里左右时系统自动启动4台反推力发动机,飞船速度降低到3米/秒,最后着陆成功。
为什么“神舟十三号”距离“神舟十二号”的发射间隔这么短?飞船穿越大气层,为什么只有返回时会燃烧,这是什么原理?
神舟十二号9月17号着陆,天舟三号9月20号运载物资到空间站,神舟十三号也将于10月份发射升空!
近日最令人兴奋的就是我国航天领域的几个大事件,6月17日升空的第一批中国空间站航天员,已经完成了为期三个月的太空任务,他们要赶在中秋之前的9月17日返回地面。
而与此同时,天舟三号货运飞船与长征七号遥四运载火箭组合体,已经在9月16号当天垂直转运至发射区,并计划9月20号发射升空。
“兵马未动,粮草先行”,天舟三号货运飞船将为神舟十三号提前运送物资到空间站。根据航空航天新闻报道,神舟十三号在十月份运载第二批航天员进入中国空间站,具体是哪一天,暂时没有官方通告,我们耐心等待就好。
那么问题来了,为什么神舟十二号返回到神舟十三号发射之间的时间间隔如此之短?神舟十二号返回地面时,返回舱为什么会发热燃烧?
1、神舟十二号返回与神舟十三号发射的时间间隔,其实并不长神舟十二号返回到神舟十三号发射的时间间隔,最长不会超过一个月时间,而且在此期间,天舟三号还要发射升空。按照以往人们对火箭发射印象,不该有如此密集的频率,那么这次航天任务的时间间隔为何如此之短呢?
如果你经常关注航天科技或者对国际空间站有所了解,那么你不但不觉得时间间隔短,反而会提出神舟十二号返回与神舟十三号发射的时间为什么要错开这样的问题?
因为按照国际空间站的做法,宇航员的轮换和工作交接是在空间站内完成的。也就是说上一批宇航员返回地球之前,下一批宇航员就已经升空了,他们在距离地面400公里处的空间站内完成工作交接,之后前一批宇航员再返回地球。
这种在轨轮换的好处是可以更好的完成工作交接,在空间站上完成的信息传达也更加准确,同时可以避免空间站出现无人空置期。
事实上我国空间站在建成以后,也会执行在轨轮换,届时返回地球的飞船与再次升空的飞船,不仅没有时间间隔,甚至会出现任务时间重叠的情况。
另外,神舟十二号航天员返回地面之后,空间站处于无人空置状态,为了尽可能缩短空间站的空置期,避免空间站长时间处于无人照料的状态,神舟十三号在最短的时间内发射升空是必然选择。
当然,神舟十三号已经处于待命状态才是关键。其实在6月17号神舟十二号时,神舟十三号就已经准备就绪,一旦神舟十二号出现紧急情况,神舟十三号可以马上发射,进行紧急救援。
也就是说神舟十三号早就具备了发射条件,而且可以说神舟十四号在十月初神十三发射之时,也会处于待命状态,这是我国的一种紧急预案方式。
所以说,神舟十二号返回与神舟十三号发射之间的时间间隔并不长,在2022年中国空间站建成之后,甚至在航天员返回之前,下一批航天员就已经抵达空间站了。
他们要在空间站进行在轨轮换,保持中国空间站长期有人照料,是航天规划的任务之一。
2、为什么飞船只有在返回时才会燃烧?如果你看过神舟十二号返回的直播或者相关视频,主播和专家们会不断的为大家讲解返回舱的返回过程,其中就包括返回舱与空气摩擦产生高温的原理。
9月16号8时56分,神舟十二号载人飞船就已经与空间站天和核心舱成功实施分离。分离之后的神舟十二号,还进行了一次飞船与空间站组合体的绕飞及径向交会实验,为后续的载人飞船任务奠定技术基础。
在神舟十二正式启程返回地球之前,飞船还要环绕地球飞行十几圈,每圈1.5个小时。航天员在此期间,做好返回地面前的各种准备工作,作息时间与地面同步。
9月17日,神舟十二号返回舱与轨道舱进行脱离,返回舱从距离地面高度393公里处逐渐下降,在进入大气层之前,还要完成推进舱的分离。
返回舱进入大气层之后,舱体表面与大气层中的空气成分发生剧烈摩擦,产生上千摄氏度的高温。在此高温环境下,返回舱将于地面信号失去连接,也就是进入了黑障区,这个过程对航天员的考验是最大的。
在神舟十二号返回的直播视频中,专家介绍到,返回舱以7.3公里/的速度冲进大气层,此时的动力势能是巨大的。而大气层的摩擦作用可以使返回舱的速度降下来,与此同时返回舱的表面温度达到了上千摄氏度,这是势能向热能的一个转变。
当返回舱降到距离地面10公里左右的高度时,返回舱的降落伞就会打开,并抛掉防热大底,下降速度也将至3.5米/秒。在距离地面1米左右时,启动反推发动机。9月17日下午1点34分,神舟十二号载人飞船返回舱,成功降落在东风着陆场预定区域!
从整个返回过程中我们了解到,返回舱与大气摩擦产生的高温燃烧,不过返回舱表面都是耐高温材料,并不会影响舱内的温度。而且这个摩擦生热的过程,就是势能转化为热能的过程,这样返回舱的速度才会降下来。
事实上,神舟十二号在发射升空时,也会面临空气的摩擦而生热,但摩擦产生的热量还不至于燃烧起来。神舟十二号刚升空时,由于空气的巨大阻力,上升速度并不是非常快,一般在3公里/以内,这个速度还不足以让飞船燃烧起来。
当超过距离地面100公里处的卡门线后,空气变得稀薄,火箭的速度也加快了,但此时火箭与空气的摩擦减少了,火箭的整流罩就会分离,载人飞船的速度再加速至7.9公里:秒。
3、结语神舟十二号三位航天员已经安全着陆,他们即将前往疗养中心进行至少三个月的疗养恢复。
他们为中国航天事业做出了伟大的贡献,在此向聂海胜、刘伯明、汤洪波以及所有为航天事业奉献的工作人员致敬!
接下来要发射的天舟三号,是我国11次中国空间站建设任务中的第四次发射任务,神舟十三号发射之后,“问天”和“梦天”两个实验舱将于2022年发射升空。
此次神舟十二号返回与神舟十三号发射的时间是错开的,未来中国空间站建成以后,在轨轮换将成为常态,届时就没有间隔时间了!
为什么“神舟十三号”距离“神舟十二号”的发射间隔这么短?飞船穿越大气层,为什么只有返回时会燃烧,这是什么原理?
看了之后才明白这些,非常感谢我国的航天航空的科研人员所有人的付出,才有今天的成果,您的科普知识非常棒!了解祖国航天事业发展进程,有利于振奋人心!中国伟大,航天不易啊!点赞祖国航天事业发展!👍👍🌹🌹
为什么“神舟十三号”距离“神舟十二号”的发射间隔这么短?飞船穿越大气层,为什么只有返回时会燃烧,这是什么原理?
其实道理很简单,因为同样经过黑障区,飞船发射时和返回时的速度差别很大。飞船搭火箭发射上升时速度是从0开始增加的,大气层的黑障区的高度大概是80公里,也就是一级火箭分离的高度,此时火箭速度只有1千米每秒,就是大概三倍音速,这个速度还不足以引起燃烧。而飞船返回大气层进入黑障区的速度高达每秒5千米,大概十几倍的音速,这个速度才会燃烧大气。
为什么“神舟十三号”距离“神舟十二号”的发射间隔这么短?飞船穿越大气层,为什么只有返回时会燃烧,这是什么原理?
间隔短一是说明祖国科技发展的强大,国力的强大;二也说明祖国需要大力发展航天科技。飞船返回地球会发生燃烧是因为下降的速度太快,摩擦力增大,温度增高所造成的。
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