“神舟”飞船返回舱如何在1500℃的高温中保护航天员的安全

发布时间 : 2017-03-06     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  挥动手臂,你或许感受不到与空气摩擦而产生的热量。但载人飞船返回舱在返回地球时,要以每秒数公里的速度与大气摩擦,会产生1500℃以上的高温,别说人体,就是普通的金属材料也会瞬间融化。那么,如何才能保证航天员安全返回地面呢?


△“神舟四号”飞船返回舱


  为了保证航天员的安全,科研人员会为载人飞船返回舱穿一件“防热衣”。我国“神舟”载人飞船返回舱“防热衣”的研制工作由中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)703所负责。曾参与“防热衣”材料研制工作的科研人员王春明介绍,“神舟”飞船的“防热衣”采用了“蜂窝增强低密度烧蚀材料”。在返回舱返回地球时,“防热衣”在高温中会通过自身的烧蚀带走大量的热。正如人们在炎炎夏日向地面泼水,水在蒸发时会消耗热量,让屋子更凉爽,载人飞船的“防热衣”在高温中也会出现熔化、蒸发、升华等物理变化以及分解等化学变化,带走飞船表面的热量。
  此外,由于“防热衣”采用的“蜂窝增强低密度烧蚀材料”里有很多气孔,就像蓬松的羽绒服一样,会阻挡热量进一步向内传递。外层烧蚀带走热,内部蓬松阻挡热。当汹涌的热流闯过“防热衣”时,热量已所剩无几,不会对航天员造成威胁。
  王春明介绍:“火箭院703所的前辈们曾为我国的返回式卫星研制‘防热衣’,但当时的‘防热衣’又厚又重,难以满足载人飞船的需求。于是,703所从上世纪80年代起开始攻关新一代‘防热衣’,不仅研制出了新型低密度烧蚀材料,还突破了新的材料大面积成型工艺,成型效率是美国‘阿波罗’飞船返回舱‘防热衣’材料的5倍以上,可靠性也随之提高。”
  1999年,长征二号F火箭成功发射“神舟一号”试验飞船,返回舱安然返回,标志着飞船专用的“防热衣”通过了实践检验。此后,703所的科研人员又逐步地改进“防热衣”,让它在熊熊烈焰中护送11位航天员回归地球,完成飞天的壮举。

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