神二十二满载出征！飞船返航经受超过1000℃灼烧，发射时为何不会

在11月25日，神舟二十二号飞船成功发射升空了。虽然之前我们已经先后发射了10艘神舟载人飞船去中国空间站，也先后发射了好几艘天舟货运飞船去中国空间站进行补给，但神舟二十二号飞船的发射还是一个新的亮点。这是我国第一艘以无人飞行的方式前往中国空间站的神舟载人飞船。

言外之意就是神舟二十二号飞船虽然是载人飞船，但是这次发射任务并没有搭乘航天员，而是装满货物，包括其中包括航天员的食品以及空间站的设施设备。从任务的安排来看，其实神舟二十二号飞船相当于充当货运飞船的一部分功能，给中国空间站运输物资进行补给。

之所以有这样的安排，主要就是和之前的神舟二十号飞行任务有关系。相信很多网友都已经知道神舟二十号飞船原计划在11月5日返航的，但是飞船疑似遭到了空间微小颗粒的撞击，飞船返回舱舷窗的玻璃有细微的裂纹，在这样的情况下，神舟二十号航天员乘组最后选择乘坐神舟二十一号飞船返航了。这样一来的话，神舟二十号飞船就继续留在中国空间站执行任务。

神舟二十二号飞船原本在发射场处于待命状态的，计划在明年才发射升空，但是由于神舟二十号飞船不具备放行的条件，所以需要及时补充新的载人飞船去中国空间站，于是就提前几个月发射神舟二十二号飞船去中国空间站。

神舟二十二号飞船具备较强的上行能力，既然这次发射任务不安排搭乘航天员，肯定不会完全空载上行的，而是装满了货物，这可以说是物尽其用了。而且，在轨的神舟二十号飞船应该问题不大，只是返回舱舷窗玻璃有细微裂纹，但并不是说飞船彻底报废了，飞船还是安全可靠的。在这样的情况下，神舟二十号飞船估计还能在轨飞行很长时间，到时候神舟二十号飞船还可能会当作仓库，存放一些暂时用不到的物资。

其实，从技术的角度来看，神舟二十号航天员乘组还可以等待神舟二十二号飞船抵达后，再乘坐神舟二十二号飞船返回的，但是实际的方案并没有采用这样的模式。一方面就是神舟二十号航天员乘组的任务已经全部完成了，已经超期在轨飞行了，如果等待神舟二十二号飞船的话，那就要继续留在中国空间站飞行一段时间。

因为发射飞船去空间站的时间也是非常讲究的，空间站组合体在近地轨道以接近7.8公里每秒的速度环绕地球飞行，需要在一个很精准的时间发射飞船，飞船才能快速抵达空间站，这就是“零窗口”发射。就算神舟二十二号飞船刚刚好很快就有发射时间窗口，可以很快发射去中国空间站，飞船也不能马上返回地球。

飞船返回地球也是很讲究，需要在合适的时间点从空间站组合体撤离，才能实现快速返回地球，不然的话可能需要环绕地球飞行很长时间来调整轨道，甚至可能没法在比较精确的着陆点范围内进行着陆。而且飞船返航时，对着陆场的天气要求也是比较高的，如果着陆场的天气不理想的话，可能也不利于飞船的返航。

另一方面，就是神舟二十号和神舟二十一号飞船是一批次的飞船，两个飞船都是一致的，在此之前，神舟二十号航天员乘组也针对前期的神舟二十一号飞船开展过训练，他们对神舟二十一号飞船比较熟悉。而神舟二十二号飞船仪表做了优化改进。从这方面来看，乘坐神舟二十一号飞船可能更合适一些。

返航时为何经受高温灼烧

飞船从发射升空到进入轨道需要穿过地球大气层，同样的，飞船从外太空返回地球时也需要穿过大气层，同样的情况，为什么飞船、探测器、卫星发射升空的时候不会出现剧烈燃烧的情况，但是重返地球的时候却要经受1000-3000℃高温的灼烧呢？

不管是飞船，还是探测器、卫星、空间站、空间望远镜，在近地轨道飞行时速度都会非常快，速度接近7.9公里每秒，如果是月球轨道、火星轨道或者其他行星轨道的探测器、飞船，速度会更快，接近地球第二宇宙速度11.2公里每秒。

飞船从发射升空到外太空，速度是从0加速到地球第一宇宙速度、第二宇宙速度，飞船从外太空返回地球则刚刚好是相反，从接近到地球第一宇宙速度、第二宇宙速度的快速完成减速，然后将速度降低到几米每秒。这其实就是为什么飞船发射升空的时候不会剧烈燃烧、返航时却剧烈燃烧的原因。

当飞船从地面发射升空的时候，速度会越来越快，飞行高度会越来越高，不过这个时候遇到的空气密度也会越来越小，当飞船准备进入外太空的时候，飞船的速度其实还没达到地球的第一宇宙速度的，还会进行加速，速度会越来越快。从地面升空穿过大气层进入外太空的这个过程中，虽然气动加热效应也会存在，但是不会特别强烈，外部温度不会飙升到太高。

当飞船以极快的速度从外太空返回地球的时候，进入大气层后，会受到巨大的空气阻力，气动加热效应会非常强烈。如此惊人的速度，使得外部的气流高速冲刷飞船的表面，导致飞船温度急剧升高，能达到2000℃甚至3000℃。

这个过程中其实就是能量转化的过程。飞船从外太空返回时，有巨大的动能、势能，但是在着陆的时候需要把飞船的速度、高度都降下来。地球有浓密的大气层，可以借助空气阻力来减速，这个过程中飞船的能量会转化为热能了。

这是飞船本身速度很快、地球有大气层导致的，缺一不可，如果速度不够快，或者地球大气层不够浓密的话，气动加热效应可能就不会那么强烈了。我们看下探测器登月的过程就知道。

探测器、飞船登陆月球的过程中速度也是比较快的，但是不会出现剧烈燃烧的过程，就是因为月球本身没有浓密的大气层，几乎就是真空的状态。而探测器、飞船需要完成登月的话，一样需要降低高度、降低速度，就只能通过自身的发动机来进行缓冲了。

飞船外部温度在很大程度上取决于飞船再入大气层时的速度，以及空气密度的大小。从近地轨道返回地球的航天器速度接近地球第一宇宙速，从月球轨道、火星轨道返回地球的航天器速度接近地球第二宇宙速度。此前我们嫦娥五号、嫦娥六号探测器从月球轨道返回地球的时候速度就高达11公里每秒，比近地轨道的飞船的速度至少高出3公里每秒，如果以这么快的速度直接穿越地球大气层登陆的话，最高温度可能高达10000℃，探测器返回器可能承受不住。

所以，嫦娥五号、嫦娥六号探测器返回器的返航方式就很特别，采用了类似“打水漂”的方式，先进入地球大气层后弹回外太空，将速度减到7公里每秒，然后再次再入大气层。这一设计大大降低了受热的严酷程度，再结合防热的方式，最终实现了安全落地。

也正是由于飞船、探测器返回地球时需要经受这么高温的灼烧，所以探测器返回器、飞船返回舱不能有任何破损的情况。在发现神舟二十号飞船返回舱舷窗玻璃有细微裂纹后，我们就不让这艘飞船将神舟二十号航天员乘组送回地面了，而是改用神舟二十一号飞船。当然，神舟二十号飞船只是玻璃有细微裂纹，飞船没有出现泄漏等情况，还是安全的。