火箭发射时没有因为摩擦空气燃烧，返回时却燃烧了，这是为什么？

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飞行器（载人航天器、货运飞船、返回式卫星、火箭残留物等）返回时像一团火球一样熊熊燃烧，很多人都认为是飞行器与空气摩擦导致的燃烧，其实是不对的。

飞行器燃烧
【火箭发射时没有因为摩擦空气燃烧，返回时却燃烧了，这是为什么？】我们从地面上发射一颗火箭，当它穿越大气层的时候，基本上看不到箭体燃烧。然而当飞行器从外太空返回穿越大气层的时候，人们就会看到舱体表面剧烈燃烧，像一颗耀眼的流星一样划破天空。那么，同样是穿过大气层，为什么去程和回程时的状况却大不一样呢？
第一、发射和返回时的速度不一样，压缩空气产生的热量也不一样。
飞船返回大气层
首先我们要说明一点，飞行器在高速状态下确实会与空气发生摩擦，摩擦当然会产生热量。但是导致飞行器燃烧的热量却绝大部分来自于被压缩的空气，空气内能在巨大的压缩比下转化为分子动能，在空气分子的相互碰撞下又转化为热能。我们举个例子，日常生活中常用的打气筒，打几次气以后筒体就会发热，这个热量就主要来自筒内被压缩的空气。

打气筒演示
火箭从地面发射时的速度是逐渐加速的，穿越大气层时的速度也就在2-3公里/秒之间。飞行器从太空进入大气层时的速度则是第一宇宙速度，即7.9公里/秒。两者差异巨大，火箭发射时对空气的压缩不剧烈，产生的热量不足以使箭体燃烧。飞行器返回时就完全不一样了，在第一宇宙速度的推动下，飞行器会剧烈压缩前方的空气，从而产生巨大的热量，热量无法瞬间扩散，就会导致飞行器外壳剧烈燃烧。

陨石解体
而且，在压缩和加热过程中还会产生强烈的激波，作用于飞行器内部，一些结构松散的飞行器承受不住巨大的激波冲击，就会在空中解体，比如一些进入大气层中的陨石一边燃烧一边解体。
第二、火箭在发射时和返回时的运行轨迹不一样。
飞碟
火箭在发射时是从下往上走，大气密度越来越低，产生的压缩效应就越来越弱。火箭在返回大气层时是从上往下落，大气密度越来越高，产生的压缩效应就越来越强。
同时，火箭是垂直往上发射的，这种发射方式使得箭体与前方空气的接触面积最小。火箭返回大气层时则是采用“打水漂”的方式，尽可能地让它增大与前方空气的接触面积，以便把速度降下来。箭体与前方空气的接触面积越大，压缩效应就越强烈，产生的热量也就越多。
第三、火箭在发射时有整流罩的保护，而返回时则没有整流罩的保护。
整流罩回收
火箭在发射时，为了保证其所携带的设备仪器的安全、确保发射任务成功，会在保持火箭气动外形的同时，在它的顶部安装一个整流罩。这个整流罩是由特殊材料制成的，具有耐高温、耐烧蚀的特性，在火箭发射时能够充当火箭的防火铠甲，避免让火箭燃烧起来。

返回大气层
当火箭飞出大气层以后，整流罩就会沿着箭体纵向分成两半并被抛开，完成它的使命。所以在火箭返程时，就没有了整流罩的保护，箭体失去了耐高温、耐烧蚀的特性，在强烈的空气压缩效应下熊熊燃烧起来也就不足为奇了。

火箭发射时没有因为摩擦空气燃烧，返回时却燃烧了，这是为什么？

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