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为什么嫦娥五号返回器返回地球要加速

来源:知识教程 / 时间: 2024-12-12

嫦娥五号从月球返回地球时靠引力弹弓效应获得高速以第二宇宙速度甩回地球,在地球大气圈层内以多次打水漂减速安全返回地面的。靠它所载能量是不够的。

嫦娥五号完成月壤采样后,从38万公里外的月球飞回地球。在强大的地心引力作用下,嫦娥五号几乎是做自由落体运动掉向地球。经过超长距离的加速,而且太空又没有空气阻力,当嫦娥五号将要进入地球大气层之前,其速度将会高达10.9公里/秒,这与第二宇宙速度只差了300米/秒。

想要让返回器从如此高的速度减速为0,稳稳降落在地球上,无法通过反推火箭来实现,因为这需要非常多的燃料,这是不现实的。这个时候,当初阻碍嫦娥五号离开地球的大气层可以起到减速作用。

如果嫦娥五号的返回器以这么快的速度直接冲入地球大气层,将会难以承受巨大的热负荷和过载。为了解决这些问题,嫦娥五号采用类似石头在水上漂的方式再入大气层。

返回器先以一定角度进入大气层,到达大约70公里的高度,被稠密的大气层反弹回太空,之后又进入大气层。这样返回器就能得到充分减速,然后正常返回地球。

不过,返回器的速度仍然非常快,气动加热效应非常强烈。需要注意的是,这并不是摩擦生热效应。而是返回器高速运动,剧烈压缩前方的空气,导致温度快速升高。返回器的外层有烧蚀材料,它们燃烧之后会带走大量的热量,从而确保返回器的安全。

待到速度降低到一定程度,再打开降落伞,让返回器进一步减速,然后再稳稳落到地面上。说到这里,可能有些人会有疑问了,不能让返回器一开始就打开降落伞吗?

降落伞只有在稠密的大气中才能起到减速作用,当返回器的高度很高时,开伞没有任何意义。而且在返回器减速的早期,强大的气动加热效应会让打开的降落伞直接烧毁

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