航天器是如何返回地球的

神舟十四号的返回舱带回我们国家的三位宇航员,全国上下的人们都对此很激动。众所周知,神舟去到太空,在地面是依靠火箭发射到太空的。但发射之后,火箭就自动脱离了。返回舱在空间站没有火箭的助力,是如何返回地球的呢?

太空中没有火箭和发射塔,3位宇航员是怎么回到地球的?

冲出地球,需要达到什么速度

随着科技的发展,航天器也在不断改进。把宇宙飞船送出地球需要很大的速度。接下来我们就来了解一下。

根据科学家的严格计算,如果我们要把需要达到7.9公里每秒的速度号飞船送出地球,一旦速度低于7.9公里/秒,飞船就会被地球引力拉回,最终坠毁。

以神舟为例。当我们起飞时,我们使用火箭中的大量燃料来产生推力,以克服地球的引力。从物理上解释,F(力)*T(时间)就是冲力,可以推动飞船向上。火箭的内部结构极其复杂,我们大致可以分为外壳和燃料两部分。顶部是封闭的图案,呈尖形以减少阻力。尾喷管安装完毕,当燃料燃烧时会产生很大的气体,从尾部冲出产生推力。

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火箭要飞出地球,需要多级火箭辅助。火箭的下端由1-3级组成。第一级火箭先启动,轰隆一声从里面离开。一级火箭起飞十几秒后,运载火箭会按照规定程序控制方向。100秒后,它将上升到70公里的高度。1级火箭助力飞行之后将会自动脱离,由2级火箭助力,直到3级火箭燃烧殆尽。

神舟五号火箭总重量480吨,其中燃料430吨。也就是说,发射一次火箭需要400多吨燃料,才能让火箭冲出地

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返回舱没有火箭助力,如何回到地球?

冲出地火箭发射后,它上面的燃料基本上耗尽了。然后,我们在空间站没有火箭或发射塔。返回舱如何返回地球?

返回舱到地球,靠的不仅仅是一个舱。首先,非常确定的是,你需要推力才能离开空间站返回地球,推力从何而来?

返回舱前面是轨道舱,主要用于在轨实验,为航天员提供生活场所。简单来说,这部分主要是用于工作和生活的住宿。当返回舱离开太空时,它将启动自动分离程序,进入自己的轨道继续执行任务。

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返回舱的后半部分与推进器,相连,这是返回舱离开太空的主要动力来源提供推力,这两块太阳能电池板可以自由收回,上面有太阳传感器和各种天线。太阳能电池板可以将太阳能转化为能量,也可以与地面通讯。

启动后会有巨大的推力将返回舱逼出太空,同时控制轨道进入地球。当它驶入地球时,它完成了使命,它将自动离开返回舱,坠入大气层,被高温摧毁。

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为何离开地球需要巨大推力,离开太空只需要一个推进器?

你可能会好奇。神舟冲出地号需要一个装有480吨燃料的巨大火箭将它成功送入太空。返回舱的推进器在重量上显然和火箭不是一个档次。为何返回舱回地球时,只需要一个推进器?

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要知道,在地球上有地球引力,每个星球都会有引力,但引力的大小却截然不同。在太空中,引力确实也是存在的,不过向心力却很小。因此,我们在太空中处于一种失重状态。在这种状态下,我们可以用公式计算:

a=g时,我们的支持力设为N,根据牛顿第二定律计算:

mg-N=mg

由此可得N=0,那么在太空中物体对支持物的压力几乎可以忽略不计。

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所以,在太空上跟在地球上完全不是一码事,也就不能放在一起对比。在太空中,几乎是漂浮的状态,而在地球上有吸引力的作用,这种情况是根本不可能存在的。举个简单的例子,人在地球上向上跳,不管跳多高最终都会很快落地;在太空中跳跃一下,可能会很高,之后不知道飘到哪里去了,这就是本质的区别。

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所以,返回舱离开太空根本不需要火箭那么的大推力,因此就算在太空没有火箭,也没有发射塔,失重环境中在推进器的作用下依旧可以让返回舱驶入地球,回到我们的家园。

返回舱如何保证宇航员的安全

想要成功返回地球,保证安全是第一位。返回舱是最重要的部位,里面搭载着我们的宇航员,需要为他们保驾护航,让我们我们先了解一下返回舱的构造。

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返回舱由三个部分组合而成,第一个部分是座舱,这个是航天员呆的区域,里面配置了座椅、仪器、磁带、实验的样品、最核心的实验数据以及应急物品等。

返回舱的外层是厚厚的防热层,这部分使用了特殊的材料制成。经过大气层时,摩擦时产生的高温会使这部分燃料,通过燃料带走大量的热量以保证座舱的温度平衡。科学家发现,大钟的形状会更利于防热,所以我们的返回舱都是大钟的形状。

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推进器启动之后,让返回舱离开太空驶入地球。驶入地球之后则不需要动力了,因为没有速度的情况下,在重力作用下将会依靠着地球的引力做自由落地运动。由于返回舱重量7.8吨,速度也是非常快的。此时只需要减速,根本无需动力加速。

抵达地球上空之后,返回舱将会开启减速模式。同时依靠着返回舱的第三个部分(降落伞),达到缓冲减速的效果。返回舱一共设置了4把降落伞,一个主伞,一个减速伞,一个引导伞,还有一把备用伞。在地球上空,不断打开降落伞减速,返回舱靠近地面1米的距离将会启动反推模式,从而达到成功着陆的目的。

太空中没有火箭和发射塔,3位宇航员是怎么回到地球的?

随着科技的不断发展,我们的航天技术也有了质的飞跃。我们不停地在探索着,期待着能够发现更多未知的领域。习大大说,“探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国是我们不懈追求的航天梦。”

航天工业对于人类的发展起到了巨大的作用,所以我们也必然要加大投入参与其中。作为亚洲的航天大国,航天技术不仅仅体现着我们的综合实力,也是探索浩瀚宇宙迈出的重要一步。希望我们国家的航天技术发展能够越来越好,可以更快地迈入新的里程碑!

参考资料:

航天城的科普“推进器” 四川科技报 知网 2006-02-07

太空中的微重力就是没有地球引力吗? 百科探秘 知网 2016-12-25

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