真是31马赫武德充沛让德国还回文物的吗?中国美国印度哪家的飞船更耐烧?

熊孩子爱科技 2024-07-04 23:02:22

最近“嫦娥6号”31马赫返地球,在网上炒得越来越厉害了。

这是我比较喜欢的一个号主,这个号主精力充沛,每天都能产生好几个作品,而且观点鲜明,数据也很详实。但是他这个说法,我还是有异议的。

最近阿根廷和德国都还了一批文物给中国,时间恰好是“嫦娥6号”返回之后,于是很多人把这两事关联在一起。

但是,我搜了一下,发现帝国主义还文物不单是这一次,在2019年美国就还了一批文物给中国。

2022年,德国还向尼日利亚归还了1130件文物,尼日利亚的武德肯定没有种花家充沛。所以说帝国主义还文物肯定不是因为嫦娥促成的,背后应该是其他力量在推动。

不过,今天本文不是去批判大家的这种说法,而是想谈另一个问题:为什么我国的航天器返回地球烧得乌漆抹黑,而美国的那么干净,印度的甚至跟新的一样,是我们技不如人吗?

网上大部分提出这个问题的人,看号名大都是偏文科的。不是对文科生有偏见,而是上面这位说来说去,其言下之意就是“中国不行”呗!

实际上,抛开三哥不讲,美俄中各有特点,并没有谁强谁弱!

印度“加甘扬”去年不载人试飞时上升到17公里高度(我在《太空技术领先地位被中国快速缩小,三哥赶紧更新了月球采样返回计划!》写加甘扬升到100公里,网友指出是错误的,我查一下确实是我弄错了),就掉头往回落,相当于向天上抛了一块石头,与地球没有什么相对角速度,根本没有达到产生黑障的高度和速度。

在太空环绕地球转的航天器至少要达到第一宇宙速度约23.2马赫,才不会被地球引力吸落下来,当它们方向偏转返回地球时,进入大气层会与空气进行剧烈的挤压和摩擦,温度急剧上升。

在离地面60公里到30公里的高度范围,大概有三四分钟时间,飞行器会进入黑障,此时它的表面温度最高的区域可达到5000多度!

所以说三哥的“加甘扬”根本就没有达到这么高的速度,更没有达到飞出地球的高度,如果它能烧黑那就怪了。

从减低气动阻力以减少气动加热的角度看,航天器应该采用尖锐的头部(底部)朝向地面,但是实际上不管航天飞机还是飞船,在返回地球时都是大屁股向下。这有两个原因:

1.理论计算和实验证明,再入过程中极高的速度使气动加热的升温速度太快,尖锐的头部对减小气动加热的作用微乎其微,头锥在时间和空间上受到高度集中的热负荷,根本没有时间散热,将很快被烧毁。

2.航天器采用尖锐头部,在重力的作用下,速度越来越快,即使有绝佳的隔热材料,使其不被烧毁,但过高的速度在降落时根本无法控制,到时就变成导弹袭向地面了。

1951年,亨利·艾伦研究发现,高速再入大气层的航天器前端对空气产生强烈压缩,在前方大气中形成一个伞状的激波锥。如果航天器表面和激波前沿保持一定的距离,气动加热所产生的热量将主要在空气密度较高的激波内传导和耗散,航天器在周围宽厚的边界层保护下,本身承受的热负荷就要小很多。

说人话,就是产生的激波可以保护航天器,如果像上图右边主动在前方用“等离子火炬“点燃一个激波锥,保护效果更好。

美国航天飞机就是在这个理论的指导下设计的,其头部呈钝形,而不是尖锐的。钝头锥体前方的激波是承受气动加热的主体,航天器所处在的尾流区反而温度较低。实际表明,航天飞机再入段初期,头锥前方几米外激波前沿的温度可达摄氏 5,300度,但机体表面“仅仅“承受 1,260 度左右,用隔热的陶瓷瓦就可以了。

所以,我们可以看到美国航天飞机头部和底部是黑色的,因为这部分受热最高,需要加厚隔热瓦。

美国亚特兰大航天飞机在进入大气层时速度达到24马赫,它通过一系列的翻转和降速火箭的作用,速度减到15马赫,在11马赫左右进入黑障区,再到10马赫,最后降到约3~5马赫,减速距离达到8150公里。

而我国的神舟飞船和嫦娥返回器,其减速是通过打水漂的方式来实现,所以采用了大屁股的锥体设计。但是,相对于俄罗斯的“联盟号”和SpaceX的“龙飞船”,我们为了在二次进入大气层获得更好控制性能,机体设计得偏瘦一些,这样使得大屁股产生的激波的保护范围大幅减少,而对机体的隔热要求更高。

因而,比较谁烧得黑没有太多意义,关键是最终有没有实现预定的目的。比如,现在波音的“星际客机”就一直在纠结要不要回来,要不要带那两个老人家回来!(《波音的飞船到底还能不能返回地球?​》)

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评论列表
  • 2024-07-05 11:30

    阿三能在31马赫的速度下控制住吗?再一个,阿三的火箭冲出地球了吗?

熊孩子爱科技

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