神十八返航为何要经受1000多℃灼烧

2024年11月4日，神舟十八号载人飞船在完成了长达近200天的太空飞行任务后，成功返回地球，这次返航不仅标志着中国载人航天技术的又一次重大突破，也再次展示了中国航天事业的强大实力，在飞船返回地球的过程中，有一个令人瞩目的现象：神舟十八号飞船在再入大气层时，需要经受超过1000℃的高温灼烧，这一高温环境对飞船及其内部航天员的安全构成了严峻挑战，本文将深入探讨神舟十八号返航为何要经受如此高温灼烧的原因，以及中国航天科技如何应对这一挑战。

神舟十八号的太空之旅

神舟十八号载人飞船于2024年4月25日发射升空，搭载了航天员叶光富、李聪和李广苏，在轨飞行期间，神舟十八号不仅完成了空间站的例行维护工作，还进行了一系列重要的科学实验和技术验证，航天员们还进行了两次出舱活动，进一步丰富了太空探索的经验，随着神舟十九号的成功发射和对接，神舟十八号乘组与神舟十九号乘组在中国空间站内举行了交接仪式，正式将中国空间站的管理权移交给神舟十九号乘组。

再入大气层的高温挑战

神舟十八号飞船在完成太空任务后，需要从中国空间站撤离，并返回地球，这一过程中，飞船需要经历一系列复杂而惊心动魄的阶段，其中之一就是再入大气层，当飞船从太空高速返回地球时，会与大气层中的空气发生剧烈摩擦，产生极高的温度，这种现象在物理学中被称为“再入效应”。

神舟十八号飞船在再入大气层时的速度可达到每小时28000公里，这意味着它与大气的接触更加剧烈，因此产生的高温也更为显著，根据物理学原理，当飞行器以如此高的速度进入大气层时，空气因受到压缩而温度剧增，飞船外部的温度可迅速攀升至1000℃以上，这种高温环境对飞船的热防护系统提出了极高的要求。

高温灼烧的原因

神舟十八号飞船在再入大气层时需要经受高温灼烧的原因主要有以下几点：

1、高速飞行产生的摩擦：飞船以极高的速度进入大气层时，与大气中的空气分子发生剧烈摩擦，导致空气分子被压缩并释放出大量的热能，从而使飞船外部温度急剧上升。

2、气动加热效应：当飞船高速穿越大气层时，由于空气密度逐渐增加，飞船外部的气动加热效应变得非常强烈，这种效应导致飞船表面的温度迅速升高，甚至达到数千摄氏度。

3、飞船的几何形状：神舟飞船的设计采用了特殊的几何形状，如返回舱的大底朝前姿态，这种设计有助于在再入过程中保持稳定的飞行姿态，这种形状也使得飞船的迎风面受到更大的气动加热效应，从而加剧了高温灼烧的程度。

热防护系统的设计与挑战

为了应对再入大气层时的高温灼烧挑战，神舟飞船采用了先进的热防护系统，这一系统主要由耐热陶瓷和碳复合材料构成，这些材料具有极高的耐高温性能和热稳定性。

1、防热大底：神舟飞船的返回舱底部安装了一个防热大底，这个部件能够承受超过2000℃高温的灼烧，从而保护返回舱不被高温烧毁，防热大底采用了多层结构，包括烧蚀层和隔热层，通过烧蚀材料的脱落带走大量的热量，有效降低了返回舱内部的温度。

2、热防护材料：飞船表面涂覆了特殊的热防护材料，这些材料在高温下能够发生化学反应，吸收并带走大量的热量，这些材料还具有良好的隔热性能，能够阻止高温热量向飞船内部传递。

3、结构设计：神舟飞船的返回舱采用了优化的结构设计，通过合理的布局和散热通道的设计，进一步提高了热防护系统的效率。

应对高温灼烧的挑战

尽管神舟飞船采用了先进的热防护系统，但在再入大气层时仍需面对诸多挑战，这些挑战包括高温环境下的姿态控制、黑障区的通信中断以及夜间搜救的困难等。

1、姿态控制：在再入过程中，飞船需要不断调整姿态和升力，以确保稳定飞行，这需要精确的计算和操控，稍有偏差就可能导致飞船偏离预定轨道。

2、黑障区：当飞船进入大气层后，由于高温灼烧导致飞船外表的烧蚀材料和气体会发生电离，形成一个等离子区，导致飞船与地面的通信短暂中断，这段时间内，飞船必须依靠自主控制系统进行飞行。

3、夜间搜救：神舟十八号飞船计划在凌晨返回地球，这对搜救工作提出了极高的要求，夜间视线受限，增加了发现和定位返回舱的难度，搜救团队需要借助先进的雷达和热成像设备，以及完善的照明系统，以确保搜救工作的顺利进行。