太空船和大氣層的問題

首先要澄清一下，太空人乘坐太空船重返地球的叫作「返回艙」。以下就是中國的神舟六號飛船作解答


圖片參考：http://img.hc360.com/news/info/images/xinsrc_09210021209377342105.jpg


太空船準備重返地球之前，太空人已經需要在返回艙準備。此時返回艙及軌道艙將會減慢速度，讓地心吸力將太空船「拉」回來，之後返回艙就會與軌道艙分離。

在最先進入大氣層的時候，返回艙是以78000米/秒的速度「闖」進地球，返回與空氣產生摩擦而形成了高溫，於是將返回艙外面燒得通紅，表面溫度可達攝氏1500-2000度不等。隨著越來越接近地面，神六返回艙的速度也越來越快。當飛船離地高度在120公里左右時，高速下降的飛船與大氣摩擦在返回艙表面形成的高溫區將氣體分解和電離，形成一個等離子區包裹著整個返回艙。由于等離子體能吸收和反射電波，因此返回艙與外界的無綫電通信將中斷，這種現象就稱爲“黑障”。“黑障區”大約位于飛船離地高度120公里至40公里這段範圍，無綫電通信中斷，飛船上面的情况到底怎麽樣，地面不知道，飛船的運行完全要事先設定的程序，專家稱這個階段最爲緊張，甚至比發射時還要緊張，黑障將考驗神六和航天員的自我調控能力。

飛船返回再入大氣層進入距地面８０公里至４０公里的稠密大氣層時，是氣動加熱量最嚴重的一段，返回艙表面溫度將高達上千攝氏度，像一個大火球。如果不采取防熱措施，整個返回艙將被燒爲灰燼。那麽，怎樣爲飛船“退燒”呢？

“釜底抽薪式退燒”－－燒蝕。就是用一些高分子材料做飛船的蒙皮，有意識地讓它在高溫加熱時燒掉，將熱量帶走，從而達到保存主要結構的目的。如玻璃鋼。燒蝕防熱是廣泛用于載人飛船再入大氣層時降溫的一種方法，目前，隨著技術的發展，燒蝕材料的種類很多。

當返回艙闖過了大氣層之後，由於速度已被大氣層摩擦力抵銷，此時的返回艙速度已經與之上慢了很多，再加上空氣開始有了水份，有助降溫，摩擦的力度不如先前的強勁，燃燒的過程也基本完成了。


圖片參考：http://image2.sina.com.cn/dy/c/p/2005-10-13/U397P1T1D8001117F21DT20051013215930.jpg


所以當我們看到神六(其實很多蘇聯及美國的太空艙也一樣)落在地面，一般都有燒焦的痕跡。


圖片參考：http://www.jinhuatong.com/Article/upload/200510/20051017151503422.jpg

除了空氣阻力外，迫回艙有自己的減速傘幫助減速，在接近地面時會啟動制動發動機，使迫回艙的速度減至安全範圍。

太空船在太空環繞地球是以7.9km/s的第一宇宙速度飛行，這個速度已經超過音速很多，在進入返回軌道時，太空船的推進艙會發動制動火箭，太空船會脫離原有軌道，雖然有制動火箭先行減速，但太空船並不能立即大幅度減速，原因是制動火箭在太空中只會作一次性點火，之後迫回艙和推進艙公開，迫回艙已經沒有動力裝置再作減速。

>>是否因為當太空船受到空氣的阻力而減低速度??
正確....速度已經大幅降低
>>為什麼太空船要用那麼高速衝入大氣層?
因為太空船要環繞地球飛行需要最少每秒7.9公里

>>太空船為什麼不用一些方法來減速? (e.g.逆向噴射)
所用的方法就是用空氣阻力減速
http://hk.knowledge.yahoo.com/question/?qid=7006110700852
↑這是小R以前答類似問題的解答~裏面解答得很清楚的...你不妨看看~
>>之後衝衝下, 又好似無事咁凍返晒(唔紅), 明明仍然有空氣和機身磨擦, 為什麼會這樣的???
只要跟空氣摩擦所生的熱比空氣流動所帶的熱少就可以了
情況就像風吹過了感到涼快一樣~

2006-12-03 14:38:17 補充：
補充...太空人乘坐太空船重返地球的部分不一定叫「返回艙」例子：(以美國計劃為例)阿波羅計劃 Comand module (指揮艙)太空穿梭機 Orbiter (軌道器)

2006-12-04 16:34:31 補充：
印象中....降落傘好似在10000呎左右才彈出來~太空船當時速度大約 300kph

樓主的問題是不是問為甚麼太空船在進入大氣層的初段的摩擦會產生高熱，但後來在更稠密的低層大氣中卻沒有這種現象? 這是因為當太空船飛到大氣層低層時其速度已大大減低，連一倍音速也不到。但在剛進入大氣層時速度可以有二十多倍音速，這樣的高速自然會使太空船和空氣的磨擦達到過千度的水平。而太空船以低二十多倍的速度在大氣低層飛行，當然無法產生如此高熱了。
順帶一提，大氣內的飛行器在高空持續以2.3馬赫飛行就會和空氣磨擦產生毀滅性的高熱，使飛機必須以耐熱的鈦合金製造。雖然有很多飛機的極速都超過這數字，但由於它們都不是以這速度長時間飛行，所以它們只需用普通的鋁合金製造即可。

2006-12-04 08:31:48 補充：
樓主問了一些很好的跟進問題. 樓下的兩位仁兄已很好地解答了他們. 小弟只想對第二條跟進問題做一些補充. 太空船在進入大氣層時必須先以一個不太陡峭的角度向下墜落, 以免因角度太大而產生過高的重力加速度(G力)而令造成太空人有生命危險. 但要維持這個角度, 需要太空船以高速在太空中維持一段時間. 如果讓太空船自由落下, 極高的G力可能會使太空人死亡或產生過高的摩擦熱而燒毀太空船.

這樣是因為天空很高的地方很低度,正D人有高山症!!!
You know?
so, that's why when the 太空船衝入大氣層後,會即時泠卻~~~
I hope it can hlep you
:P