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航天飞机为什么没有燃烧

时间:2022-10-30 14:00:10 来源:网友投稿

一颗燃烧的陨石,拖着长长的白色尾巴,前边红色的小点牵引着。然后,尾巴越来越短,最后消失在空中……

这就是陨石燃烧的画面。因为穿过大气层时,摩擦产生巨大的热量,导致就算是石头也会燃烧!可能看到这,大家会奇怪,航天飞机降落时为什么没有像陨石那样燃烧呢?

原来航天飞机有一层塑料保护膜——防热瓦,就是这块透明的塑料板让航天飞机能够安全通过大气层。我们知道,固体物质在挥发成为气体时是要吸热的,塑料是高分子化合物,由碳、氢、氧等元素组成。当温度达到1000多摄氏度,它们就会分解。有意思的是,它分解的过程中会吸收热量。这样一来,尽管在高空会摩擦生热,但由于塑料板逐渐挥发和分解,吸收了大量的热能,结果使得航天飞机本身保持比较低的温度。航天飞机也就不会像陨石那样燃烧了!

如此看来,塑料的这种性质用处可大了!当今世界上,航空航天科技和工业生产技术每天都在日新月异地变化。像人造卫星、宇宙飞船、航天飞机、远程导弹,它们之中有的上了天就再也不用下来了,有的则上了天还非要下来,比如说宇宙飞船、航天飞机和一些卫星,因为这些航天器中有的是载人的,有的装着宝贵的数据资料。

每当高速飞行的宇宙飞船、航天飞机、卫星、导弹等完成任务重返地球时,必须穿过稠密的大气层,这些航天器的速度比声音的速度还高几倍以至十几倍,当它们以这样高的速度向大气层俯冲下来时会产生非常高的能量。举例来说,具有如此高速的1千克质量所产生的动能高达2.8×107焦耳,这些能量转化成热,足以把30千克的钢铁加热到沸腾。我们在晴朗的夜空中看到的流星也属于这种情况。流星是宇宙空间的一种高速飞行的星际物体,有时它会闯入地球的大气层,并与大气层摩擦产生高温,使流星迅速燃烧,这时流星便会划出一道炫目的轨迹。

宇宙飞船等航天器也像天上的流星一样,在返回地球时,与大气层发生剧烈的撞击和摩擦。在航天器的前端产生一个高达1×107帕斯卡压强的冲击波,并将冲击波前的大气加热到七八千摄氏度。在这样高的温度下,航天器本身难保,同时还会危及航天器内宇航员的生命。

如今,这已经不构成问题了!我们只要在航天器的外壳尤其是前端涂上一层燃蚀材料就可以解决上述危机。这层燃蚀材料是一种复合材料,它由环氧树脂或环氧乙烷等材料与碳纤维复合在一起构成。环氧树脂或环氧乙烷在高温下气化、熔化、升华,最后分解,都要带走热量,碳纤维同样在高温下气化和升华,也都要吸热。于是,通过外面一层复合材料不断被“烧掉”,宇宙飞船等内部设施得到了保护,也会使宇航员在船内感到安全舒适,直到飞船安全返回到地面为止。

编辑 李 章

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