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为何发射出去的航天器经过大气层不会被烧毁?

时间:2019-08-12 21:46 来源:菜叶 作者: 菜叶

流星往往由松散的冰、石头、碳和不同数量的金属混合而成。当以40000公里每小时或更快的速度进入大气层时,它的表现并不好。能够存活下来并到达地面的陨石被重新命名为“陨石”,它们往往由坚硬的石头和金属构成,但即使是这些陨石,也会被融化。那么为何发射出去的航天器经过大气层不会被烧毁?

为何发射出去的航天器经过大气层不会被烧毁?

首先我们来了解一下地球的大气层的知识

1、散逸层(800 km~2000 km至3000 km),大气极其稀薄,其密度为海平面处的一亿亿分之一。虽温度极高,但只是物理意义上而已,热量极低。

2、热层(80至85 km~800 km),空气极稀薄,以离子为主。温度相当高,且随高度升高而温度升高。

3、中间层(50 km~80至85 km)又称:光化层。温度随高度上升而下降。

4、平流层(7至11 km~50 km),含有臭氧,保护地球上所有生物的生存和地表免于受阳光中强烈的紫外线致命的侵袭,又叫同温层。

5、对流层(0 km~7至11 km)平均高度约10公里。在赤道最高约为15公里,极地最低约8公里。平均而言,对流层温度随高度降低,每上升100米,温度下降约0.6℃。

为何发射出去的航天器经过大气层不会被烧毁?

物体摩擦生热,主要集中在两个条件,一个是有足够密度的空气可以摩擦,另一个是速度。而只有对流层的大气,才有摩擦的意义,大概距离长度是10km。

人们通常把航天器达到环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小发射速度,分别称为第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。第一、二、三宇宙速度分别为7.9km/s ,11.2km/s ,16.7km/s

脱离大气层很容易。火箭在空中飞行的时间并不长,它们向上飞的时间足够长,可以到达大气层及其摩擦上方,然后转向一侧,以轨道速度疾跑。

为何发射出去的航天器经过大气层不会被烧毁?

大多数火箭在脱离大气层之前只能达到4到6马赫。与超音速飞机不同的是,它们不需要花很长时间费力地穿过所有的空气——火箭在被摩擦力燃烧之前就会飞出大气层。

而一般能够和地球发生碰撞的小行星,速度和这个刚好相反,不是从零开始加速,而是通常都直接具备第三宇宙速度以上。通过地球足以摩擦生热的对流层,几乎不用一秒钟。所以,一般摩擦产生的热量瞬间就可以到达6万摄氏度,超过太阳表面温度12倍。所以,如果直径在500m以下时,很容易就被烧毁了。

为何发射出去的航天器经过大气层不会被烧毁?

另外,火箭外壳还有隔热图层,防热保护罩等设施,都可以帮助火箭撑过前50公里致命的路途。

卫星返回烧毁,其实更多的是人为设计的过程。因为经过长时间运转,卫星自己已经大量消耗了,如果完整收回,那么增加的成本是很多的。同时,出于对地面安全的考量,选择让这些卫星在返回的时候烧毁,而且是尽量能完整的烧掉。即使还有残留,也让这些残留物坠入没有人烟的大海或者沙漠。

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