神舟二十号出征！发射时不会剧烈燃烧，为什么返航被烧得面目全非

在4月24日，大家期待已久的神舟二十号飞船已经成功发射升空了，陈冬、陈中瑞、王杰等3名航天员开始了为期6个月的飞行之旅。按照计划，神舟二十号飞船将会在轨飞行6个月时间，预计要到10月底才会返回地球。

相信很多网友都看了飞船发射升空时时的场景。当火箭点火以后，炽白的烈焰从火箭尾部喷薄而出，火箭就像一柄利剑那样撕开前方稠密的空气，在苍穹划出灼热的伤痕。

可能有一些网友好奇，飞船在返回地球的过程中，会经受超过1000℃高温的灼烧，外部会被烧得面目全非、黑不溜秋，而在发射升空的时候却不会出现这样的情况。这是怎么回事？

飞船返航为何被烧得面目全非

飞船的发射、在轨飞行、返航整个过程都非常复杂，需要进行一系列的操作才能完成整个飞行任务。在载人航天飞行任务方面，航天员的安全是第一位，如果技术不过关的情况下，是不可能实施载人航天任务的。这也就是为什么全世界有很多国家都能够发射卫星、探测器，却只有中国、美国、俄罗斯能够发射载人飞船的原因。

和发射、在轨飞行相比，飞船返航的过程可以说是惊心动魄的，应该是最危险的过程。因为在返航的过程中，飞船需要在很短的时间内完成姿态调整、制动减速、再入大气层、伞降、反推着陆等过程，每一个步骤都不能出错。特别是再入大气层后，会经受1000多℃高温灼烧。我们看下飞船返航的过程就知道有多惊险了。

神舟十九号飞船是第八艘到访中国空间站的载人飞船，即将在4月29日返航。在此之前，已经有七艘神舟载人飞船曾经到访中国空间站，也从中国空间站返回地球。所以，从空间站撤离返回地球的过程，我们已经非常熟悉了，技术也非常成熟。虽然每次的飞船再入地球大气层的时间窗口不同，但是整个过程大致都是一样的。

首先就是撤离。当飞船准备返航时，3名航天员会穿上舱内航天服，这是必不可少的步骤，因为飞船返回地球的过程实在是太危险了，穿上舱内航天服可以给航天员多一份保障，航天服可以为航天员通过氧气以及保温。穿好舱内航天服后，航天员们就会进入飞船的返回舱内，然后关闭返回舱的舱门，操作飞船从空间站组合体撤离。

紧接着，飞船就会进入独立飞行的状态，在接下来飞船需要进行飞行姿态的调整，还要完成轨道舱的分离，让推进舱位于飞船的正前方，利用推进舱的发动机进行减速，把飞船的飞行速度降下来，随后还要进行推进舱的分离，只留下返回舱。在这个过程中，飞船返回舱还要建立再入地球大气层的姿态，找到一个合适的再入姿态角（也就是飞船的速度方向与当地水平面的夹角）。

这个操作也很关键。因为角度的控制关于飞船是否能够安全再入大气层。如果这个角度太小的话，飞船返回舱就会在大气层的边缘弹出去，返回太空，不能返航。而如果这个角度太大的话，返回舱倒是可以进入大气层，但是速度会太快，这也不安全，可能会导致返回舱像流星那样直接在大气层中烧毁。所以，这个角度的控制非常重要，必须精确地控制在一定范围内。

当飞船再入大气层后，最惊险的阶段就来了。随着飞船高度不断下降，空气密度越来越大，返回舱与空气剧烈摩擦，气动加热效应越来越强烈，导致飞船返回舱底部的温度高达1000多℃，整个返回舱周围就像被火焰所包围那样，这时候飞船会出现短暂失联的情况，也就是进入“黑障区”。

为了保护航天员的安全，就对返回舱要采取特殊的防热措施，在返回舱的外部有烧蚀材料、隔热材料。而在经受这么高温的灼烧后，返回舱外部就被烧得黑不溜秋、面目全非了。由于有特殊的防热措施，而且航天员返航时也穿上了舱内航天服，安全性还是相当高的，大家不需要担心。

随着飞船返回舱高度越来越低，空气阻力会让返回舱的速度越来越慢，气动加热效应就会越来越弱，燃烧的现象就会结束。不过，由于返回舱的尺寸比较小，“迎风面”不够大，所以速度降低到200米每秒左右以后就没法继续下降了，需要继续采取其他的措施才能进一步降低速度。

当飞船的高度下降到10公里左右以后，就要进行伞降了。引导伞、减速伞和主伞先后开启，让飞船返回舱的速度进一步下降，不过也只能将飞船返回舱的下降速度降低到8米每秒左右。如果是无人的探测器，这个速度着陆还是相对OK，但是载人飞船不行。

因为飞船以8米每秒左右的速度着陆的话，冲击力还是很大，对航天员来说是一个威胁。要知道，航天员在返航之前，已经在轨飞行几个月时间了，他们的身体还没恢复，如果在返航时受到这么大的冲击力，可能会受伤。所以，为了让飞船返回舱能够实现软着陆，底部安装了4台反推发动机。在距离地面还有1米左右时，这些反推发动机会同时启动，把着陆的速度降低到1-2米每秒。

发射时不会剧烈燃烧

飞船返航时免不了经受这么高温的灼烧，这是因为地球有浓密的大气层。之前探测器在登陆火星的时候一样会面临这样的情况，卡西尼号探测器坠毁在土星大气中的时候也是被高温烧毁。航天器之所以会出现这样的情况，一方面是速度很快，另一方面是星球有大气层。

同样是穿过大气层，飞船、卫星、探测器这些航天器在发射的时候却不会剧烈燃烧起来。是因为火箭在发射的时候，一开始速度很慢，随着火箭高度不断上升，重量越来越小，加速度越来越大，理论上来说速度是越来越快了，但是由于高度越来越高，空气密度越来越小，所以气动加热效应并不会因为火箭组合体的速度上升而加剧。

即使飞船穿过了卡门线进入到外太空后，速度一开始还是比较慢的，远不如在近地轨道正常运行的航天器。而在穿过卡门线后，空气非常少了，气动加热效应基本上就不存在。而航天器为了能够正常运行，在进入太空后还需要继续加速，直到接近地球第一宇宙速度才能长时间环绕地球飞行。