为什么飞船要加速得返回地球?

2024年11月16日 12:43
有2个网友回答
网友(1):

椭圆轨道太复杂,我只说圆轨道。
飞船运行在地球环绕轨道上做圆周运动,要想飞船回到地球就要让它减速,这样它的轨道就会下降。请注意是减速,世界上没有任何飞船的再入过程需要加速。
减速之后飞船高度会下降,但是在下降过程中势能转化为动能,于是速度增加,直到比减速前还要快。反过来说如果飞船加速,它的高度就会升高,速度就会下降,直到比加速前还要慢。过程有些复杂(其实不超过高中物理的水平),我只说结论:加速导致速度减少,减速导致速度增加。这听起来有点反直觉,但是学会怀疑直觉,是走向科学的第一步。

飞船返回的真实过程。
首先,飞船在轨道上由火箭发动机反喷进行减速,这个减速幅度其实很小,因为最后飞船减速主要是靠下一个过程。
接着,飞船高度逐渐下降,但速度越来越快,直到进入大气层顶部。飞船外壳与高层大气剧烈摩擦,形成的高温离子鞘覆盖飞船,遮断通信,所以这一段也叫做“黑障”。同时大气阻力迫使飞船快速减速,减速度可以达到飞船重力的几倍。这是飞船返回过程中最凶险的阶段,也是宇航员最难受的阶段。这个过程跟陨石坠落是一样的。
然后,飞船会在空气阻力的作用下一直减速,一直到亚音速。这时候飞船99.9%的动能都已经被消耗掉了。这样才能打开减速伞,否则你的减速伞会直接被扯烂的。
最后,飞船差不多掉到地面时还有一定的速度,于是飞船要扔掉大底,启动反冲火箭,靠火箭发动机做最后的减速,这样飞船才能安全落地。

网友(2):

不错的问题,其实回答就一句话,在降落的过程中,卫星的引力势能转变为动能,坠落到表面时速度会接近第二宇宙速度。日常生活中也能理解,就像骑车上山,下山的时候速度会很快,因为引力势能不断地转变为动能。
没有人会把宝贵的燃料浪费在坠入大气层之前的加速上……如果有大气的星球,肯定会在进入大气之后开伞制动的。相反,没有大气的星球软着陆的就会难不少了。