天舟九號(hào)返地球經(jīng)歷千度高溫灼燒化為灰燼，經(jīng)歷了什么

天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船從2025年7月15日發(fā)射升空到2026年5月6日從中國(guó)空間站撤離，再到5月7日受控墜落地球大氣層燒毀，在軌時(shí)間接近10個(gè)月。

在我國(guó)的貨運(yùn)飛船中，天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船停靠中國(guó)空間站的時(shí)間是比較長(zhǎng)的，因?yàn)楹芏嘭涍\(yùn)飛船一般都是八個(gè)月甚至更短時(shí)間。

從中國(guó)空間站撤離后，天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船暫時(shí)進(jìn)入了獨(dú)立飛行的階段，隨后就在5月7日受控墜落大氣層燒毀了。

可能有一些網(wǎng)友好奇，飛船、衛(wèi)星這些航天器從地面發(fā)射升空進(jìn)入太空的時(shí)候，速度會(huì)越來(lái)越快，都不會(huì)出現(xiàn)劇烈燃燒的情況，為什么飛船、衛(wèi)星從太空返回地球的過(guò)程中會(huì)經(jīng)受超過(guò)1000℃高溫的灼燒呢？

返航時(shí)經(jīng)歷了什么

天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船和之前的貨運(yùn)飛船一樣，在結(jié)束任務(wù)后，都是受控墜落大氣層燒毀的，進(jìn)入大氣層后直接就化為灰燼，只有少量殘骸沒(méi)法完全燃燒殆盡，就會(huì)掉入預(yù)定的海域。那飛船從太空返回地球時(shí)，到底經(jīng)歷了什么？

飛船、衛(wèi)星這些航天器從地球表面發(fā)射升空的時(shí)候，一開(kāi)始速度會(huì)很慢，隨著火箭不斷加速爬升高度，速度就會(huì)越來(lái)越快。

不過(guò)這也存在另一個(gè)問(wèn)題，那就是隨著火箭的高度越來(lái)越高，空氣密度就會(huì)越來(lái)越小。

在這樣的情況下，不管是發(fā)射升空初期，還是發(fā)射到近地軌道，火箭、飛船、衛(wèi)星組合體的氣動(dòng)加熱效應(yīng)都不會(huì)很強(qiáng)烈，外部溫度就不會(huì)很高。而飛船、衛(wèi)星這些航天器從太空返回地球的情況就完全不一樣了。

以天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船為例，它在近地軌道環(huán)繞地球飛行，速度大約為地球的第一宇宙速度7.9公里每秒，這個(gè)速度已經(jīng)很快了。當(dāng)天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船結(jié)束使命從太空返回地球時(shí)，它以極快的速度闖入大氣層。

隨著天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船的高度不斷下降，遇到的空氣密度也會(huì)越來(lái)越高，氣動(dòng)加熱效應(yīng)就會(huì)越來(lái)越強(qiáng)烈，外部溫度就會(huì)飆升到1000多℃。

這其實(shí)是沒(méi)法避免的事情。因?yàn)轱w船本身環(huán)繞地球飛行的時(shí)候速度這么快，重力勢(shì)能、動(dòng)能都相當(dāng)大，進(jìn)入大氣層后，重力勢(shì)能、動(dòng)能都會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，整個(gè)飛船就會(huì)被熊熊大火包圍著。

由于天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船沒(méi)有像神舟載人飛船返回艙那樣有特殊的設(shè)計(jì)，所以進(jìn)入大氣層經(jīng)受超過(guò)1000℃高溫灼燒時(shí)，天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船就會(huì)被高溫?zé)龤Я恕?/p>

如果想要讓天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船像神舟載人飛船返回艙那樣安全返回到地面，那就需要犧牲貨運(yùn)飛船相當(dāng)大一部分的運(yùn)力。

實(shí)際上，神舟載人飛船也不是整艘飛船都可以安全著陸的。神舟載人飛船由軌道艙、服務(wù)艙、返回艙3個(gè)艙段組成，其中只有返回艙安全著陸，軌道艙和服務(wù)艙也是直接在大氣層中燒毀化為灰燼的。

至于為什么飛船返回艙能夠安全著陸，是因?yàn)轱w船返回艙氣動(dòng)布局的設(shè)計(jì)比較特殊，再加上飛船返回艙外部有隔熱材料、燒蝕材料，底部還有隔熱大底，就算外部溫度超過(guò)1000℃，但是這些隔熱材料、燒蝕材料、隔熱大底都可以承受這么高溫的灼燒，保護(hù)返回艙不被燒毀。

因?yàn)樵诮?jīng)受高溫灼燒的情況下，返回艙外部的燒蝕材料、隔熱材料會(huì)不斷升華、脫落，帶走大量的熱量，減少熱量向飛船內(nèi)部傳遞。

如果想要天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船也像神舟載人飛船返回艙那樣安全返航的話，飛船的外形需要重新設(shè)計(jì)，還需要給飛船加上燒蝕材料、隔熱材料，還需要配備降落傘系統(tǒng)。這些材料、系統(tǒng)都會(huì)占用大量的重量，這就會(huì)導(dǎo)致天舟貨運(yùn)飛船的運(yùn)載能力大打折扣。

天舟貨運(yùn)飛船的任務(wù)就是給中國(guó)空間站運(yùn)輸物資，理論上來(lái)說(shuō)送得越多肯定是越好的，如果犧牲了運(yùn)載能力來(lái)獲得飛船回收的能力，那天舟貨運(yùn)飛船的發(fā)射頻率就需要提升了。這就會(huì)增加我們空間站的運(yùn)營(yíng)成本。

神舟二十二號(hào)也即將返航

現(xiàn)在天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船已經(jīng)從中國(guó)空間站撤離受控重返地球，再入大氣層燒毀化為灰燼了，接下來(lái)我們也很快就會(huì)看到神舟二十一號(hào)航天員乘組“換乘”神舟二十二號(hào)飛船返回地球了。

當(dāng)神舟二十二號(hào)飛船從中國(guó)空間站返回地球時(shí)也會(huì)經(jīng)受超過(guò)1000℃高溫的灼燒，不過(guò)不會(huì)像天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船那樣直接在大氣層中化為灰燼。

在經(jīng)受超過(guò)1000℃高溫灼燒后，飛船的速度會(huì)越來(lái)越慢，不過(guò)下降速度還是相當(dāng)快的，如果不采取進(jìn)一步的減速措施，飛船返回艙就沒(méi)法安全著陸。畢竟飛船下降速度可以達(dá)到200米每秒左右。

當(dāng)飛船下降到大約還有10公里時(shí)，就會(huì)進(jìn)行傘降了，最后在1200平方米的降落傘的減速下，飛船返回艙下降速度可以降低到7米每秒左右。

這差不多已經(jīng)是降落傘減速的極限了，雖然從大約7.9公里每秒的速度下降到了大約7米每秒的速度，下降速度大幅度降低了，但是如果飛船返回艙以這個(gè)速度進(jìn)行著陸的話，對(duì)飛船返回艙內(nèi)的航天員來(lái)說(shuō)，沖擊力還是不小的。

所以，當(dāng)飛船返回艙下降到距離地面大約還有1米時(shí)，飛船返回艙底部的4臺(tái)反推發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)同時(shí)啟動(dòng)進(jìn)行最后的緩沖。在返回艙這些反推發(fā)動(dòng)機(jī)的幫助下，返回艙下降速度降低到1米每秒左右，然后穩(wěn)穩(wěn)地降落到地面。