神舟十三号已成功着陆！为何飞船返回时剧烈燃烧，升空时不会？ _宇航员

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很多人都有一个疑问，航天十三号升空的时候，上面的字儿都能看得清清楚楚，可是回来后，返回舱表面烧成了一个碳球。
还好宇航员们都穿着宇航服，不用担心高温带来的影响。

神舟十三返回舱颜色泾渭分明，一边黑黝黝一边金灿灿
想要知道为何飞船在发射和返回过程中的天壤之别，我们就得明白火箭是怎么升空的？飞船又是怎么返回的？这个过程中有什么危险吗？以后的返回舱能够避免被烧成碳球吗？神舟十三号已经成功着陆，人们却在好奇：为什么飞船返回时剧烈燃烧，升空时却不会？

细看神舟十三返回舱燃烧后的表面
火箭是怎么升空的？许多人存在一个误区，就是认为想要飞出地球，必须在火箭发射速度上达到第一宇宙速度。
其实不是，想要离开地球进入预定轨道围绕地球旋转，只需要在离开的那一瞬间达到第一宇宙速度就可以了，发射时候的速度没有硬性规定。

第一宇宙速度为7.9km/s
所以这就解开了第一个疑问，为什么飞船升空的时候外壳不会熊熊燃烧，因为速度根本就没有我们想象中的快！
我们都知道，地球上存在空气摩擦，在大气层内，速度越快摩擦就越大，被消耗的能量也就更多，火箭携带的燃料都是经过精确计算的，每一克都必须用在刀刃上，所以在升空过程中需要尽可能地少被摩擦，所以火箭的升空速度一般只有每秒一公里多。

球受到空气摩擦的示意图
随着火箭越升越高，空气的密度也在下降，当达到80千米高度的时候，空气十分稀薄，此时的火箭在燃料的推动下，速度已经是接近每秒3公里。
当达到100公里的高度时，这里就是太空与大气层的分界——冯·卡门线，飞过冯·卡门线，飞船就进入到了太空环境，此时的飞船速度依旧没有达到第一宇宙速度。

大气的垂直分层结构
真正达到第一宇宙速度，是在进入太空之后，这会儿没有了空气阻力，燃料燃烧产生的能量，能最大限度地用在飞船本身，让其瞬间从3公里/秒增加到7.9公里/秒，之后进入预定轨道围绕地球运转。
而飞船回来则和它升空完全是两码事，真的是一个天上，一个地下。

目前已发射的神舟系列载人飞船绕地球一圈约为90分钟
飞船回来都要经历什么？飞船返航的时候，已经是任务执行完毕，这会儿飞船上剩余的燃料已经很少了，所以是依靠地球的引力回来的。
用最后剩下的燃料改变运行轨迹，使返回舱与地球的夹角为大约1.6度，这样就可以关闭发动机，完全凭借地球引力被吸入大气层。
而这个时候的起始速度就是第一宇宙速度：7.9公里/秒，是升空穿越大气层时候的3倍以上。

忽略空气阻力，物件在地球表面自由下落的加速度为9.8m/s2
以这样的速度坠入大气层，返回舱与气体粒子们来一次巨大的摩擦，这过程中产生的热量，足以将外壳的材料烧得发红、发烫。

神舟十三号已成功着陆！为何飞船返回时剧烈燃烧，升空时不会？

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