大气层 - DC娱乐网

看航天员返回或科幻电影，返回舱总像火球般通红。表面温度能达到1600-1800℃

2025-12-01 08:03 烈火科学风暴

看航天员返回或科幻电影，返回舱总像火球般通红。表面温度能达到1600-1800℃，最高甚至超2000℃，但火箭升空时顶多冒点白烟，根本没有灼烧痕迹。这不是设计差别，而是飞行状态完全不同。返回时的高温，主要不是空气摩擦，而是“激波加热”。飞船返回速度超11公里/秒，是音速的30倍，比子弹快几十倍。高速撞向大气层时，前方空气被急剧压缩，来不及散开就形成高温高压的“激波”。激波锋面温度能达5300℃，包裹着返回舱传递热量。而且返回是从空气稀薄的太空，落到越来越稠密的低空。地球引力不断加速，速度越降越快，空气越密，高温集中爆发。更特别的是返回时会经历“黑障区”。高温让空气分子电离，形成等离子体包裹飞船。这段时间飞船和地面通信完全中断，通常持续3-6分钟，全靠预设程序飞行。这也是返回过程中最关键的风险点之一。发射时的情况正好相反，火箭速度是慢慢加上去的。刚开始每秒才几百米，就算到大气层边缘，速度也远低于返回时。低速状态下，就算空气稠密，也没法压缩形成强激波，产热自然很少。等火箭速度提上来，已经飞到空气稀薄的高空，热量没地方聚集，所以看不到高温灼烧的样子。返回舱能扛住高温，全靠特殊的热防护系统。表面的烧蚀材料遇到高温会慢慢分解、升华。通过相变吸热和带走热量，给返回舱“降温”，就像自带一层“降温铠甲”。神舟飞船用的钝头设计也很关键，能扩大激波与表面的距离，分散热量。现在应对返回高温，有一套完整的减速流程。先靠推进舱反向点火减速，脱离轨道。进入大气层后，靠大气阻力进一步降速。到10公里高度时打开降落伞，先开引导伞，再开减速伞，最后展开主降落伞。降到距地面1公里左右，反推发动机点火，让返回舱以1-2米/秒的速度安全着陆。目前用大气层减速，仍是最经济可靠的方式。不过也有更激进的方案在试验，比如SpaceX星舰打算靠发动机反向点火，直接“硬减速”，理论上能把外壳温度压到室温。但这种方式需要多带大量燃料，成本极高，还没完全成熟。简单说，返回是“高速撞进密空气”，发射是“低速爬出密空气”。两种完全不同的飞行状态，造就了“一热一凉”的鲜明反差。信源链接：科普中国：

为什么东方红一号至今都没有坠入大气层？很简单，因为当初把东方红一号发射出去的时候

2025-11-28 17:43 菲菲的信笺

为什么东方红一号至今都没有坠入大气层？很简单，因为当初把东方红一号发射出去的时候，就没想过让它回来。上世纪五十年代末，中国航天事业刚起步，1958年就提出了卫星预研计划，1965年正式开始研制这颗"争气星"。当时全国上下憋着一股劲，要实现从无到有的突破，根本没精力考虑返回技术——能把卫星成功送入太空，就算完成了历史性跨越。1970年4月24日21时35分，酒泉卫星发射中心一声轰鸣，长征一号运载火箭托举着东方红一号直冲云霄。这颗直径1米、重173公斤的72面体卫星，被送入了近地点441千米、远地点2368千米的椭圆轨道。这个轨道高度在当时经过了精心计算，既考虑了火箭运载能力，又能满足任务需求。技术人员还给卫星设计了自旋稳定方式，让它以120转/分钟的速度旋转保持姿态，甚至为了让地面能"看得见"，特意在第三级火箭上加装了"观测裙"，通过膨胀的镀铝气球提高亮度。其实从设计之初，东方红一号的定位就是技术试验卫星，主要任务是播送《东方红》乐曲、测量空间环境参数。它搭载的银锌电池设计寿命只有20天，实际工作了28天就停止了信号发射。在那个年代，返回式卫星技术远比发射卫星复杂，需要解决再入大气层时的热防护、姿态控制等一系列难题，中国航天当时还不具备这样的条件。与其花精力研究返回技术，不如把有限的资源用在"上得去、抓得住、听得见、看得见"这四个核心目标上。而它能在太空"常住"五十多年，关键就在于那个高轨道设计。距离地球表面几百千米的太空，大气已经极其稀薄，阻力小到可以忽略不计。卫星在这样的轨道上运行，轨道衰减速度非常缓慢。国家航天局的数据显示，到2009年，东方红一号的轨道参数依然稳定在近地点439千米、远地点2384千米，和发射时相比变化不大。不像有些低轨道卫星，几个月就要调整一次轨道，否则就会被大气阻力拽回地球。有意思的是，这颗卫星还创造了个纪录——它的重量比苏联、美国、法国、日本四国发射的第一颗卫星总和还要重29.8千克。当初为了让地面观测更方便，技术人员在零下几十度的雪地里挖坑架铝槽，反复试验卫星蒙皮的阳极化电抛光工艺，就是这样靠着土办法加巧心思，完成了这个看似不可能的任务。虽然现在它已经和地面失去联系，但2020年3月，还有天文爱好者在北京上空捕捉到了它过境的轨迹，那暗淡的光点背后，藏着中国航天最朴素的起步故事。

为什么东方红一号至今都没有坠入大气层？很简单，因为当初把东方红一号发射出去的时候

2025-11-28 11:33 亨克孤独

为什么东方红一号至今都没有坠入大气层？很简单，因为当初把东方红一号发射出去的时候，就没想过让它回来。1970年4月24日那天，酒泉卫星发射中心的长征一号火箭腾空而起。科研人员当时的目标特别明确，就是要让中国的第一颗人造卫星稳稳扎进太空，根本没把回收列入计划。那个年代，美苏早就靠着卫星抢占了太空先机，中国航天人憋着一股劲，要的是“上得去、听得到、看得见”的硬实力，能让《东方红》的乐曲传遍全球，能让世界看到中国的卫星，这就已经是巨大的胜利。东方红一号的飞行路径，是科研人员用算盘反复算出来的黄金轨道。近地点稳定在440公里上下，远地点能冲到2300多公里。这个高度特别讲究，已经跳出了地球低层大气的“拖拽区”。咱们生活的地面之上，大气越往上越稀薄，到了这个高度，空气分子少得可怜，对卫星的阻力几乎可以忽略不计。不像国际空间站，轨道低得多，每月都得“加油”抬升高度，不然就会慢慢往下掉，东方红一号靠地球引力当向心力，就能顺着轨道稳定飞行。这颗卫星的“身材”也帮了大忙，它是个直径1米的72面体圆球，这种形状能让它在太空里受力特别均匀。设计师们考虑到太空里的辐射和微小流星撞击，外壳用了高强度的铝合金，内部设备也都做了抗辐射加固。哪怕在太空飘了半个多世纪，它的结构都没出现大问题，质量分布始终均匀，不会因为姿势跑偏打乱轨道。173公斤的重量也恰到好处，既能抵抗轻微的轨道衰减，又不会因为太重提前下坠，要知道这个重量，比之前苏、美、法、日四国首颗卫星的重量总和还大。它的“自我稳定技能”在当时堪称一绝，卫星靠着每分钟120转的自旋保持姿态，就像陀螺转起来不会倒一样。科研人员还装了太阳角计和红外地平仪，让它能精准感知自身位置，哪怕没了动力也不会乱晃。1970年5月24日，它携带的银锌电池耗尽，停止发送信号，但这只是“失声”，不是“失控”，轨道依旧保持得稳稳当当。2022年5月，有天文观测者拍到了特别的一幕。中国空间站和东方红一号在太空擦肩而过，这颗老卫星和年轻的空间站同框，像是完成了一场跨越半个世纪的对话。观测数据显示，这么多年过去，它的近地点只下降了13公里，年均衰减还不到0.3公里。航天专家测算后给出结论，按照这个速度，它再在太空飞千年都没问题。有人问，现在咱们有天宫空间站了，为啥不把这位“航天老前辈”接回家？这个想法特别暖心，但实操起来不现实。东方红一号每秒飞行速度能到7.8公里，空间站机械臂空载时每秒才动0.3米，追上它比走路追高铁还难。而且它的轨道倾角和空间站差了20多度，调整轨道要消耗巨量燃料，性价比实在太低。对中国航天来说，东方红一号早就不只是一颗卫星。它是1958年钱学森牵头成立“581”攻关小组后，一代代人用手工敲打、算盘计算换来的成果。它在太空的每一圈飞行，都在见证中国航天从追赶到领跑的跨越。从神舟飞船载人飞天，到嫦娥探月带回月壤，再到祝融号登陆火星，这些成就的起点，都藏在1970年那声火箭轰鸣里。它就这么安静地飘在太空，没有动力却从未迷失方向。它不只是一个航天器，更是刻着中国航天人精神的“太空纪念碑”，会一直陪着中国航天走得更远。