载人飞船返回舱从运行轨道返回地面时，将以大约8千米/秒的速度穿越大气层，离地面100千米时进入稠密大气层。此时由于返回舱对大气的高速摩擦和对周围气体的压缩，飞船速度将急剧下降。同时，巨大的动能将转换成热能，这些热能除辐射掉一部分之外，其中的一部分将使返回舱表面温度上升到
几千摄
氏度。返回舱外壁会被熊熊烈火包围，使整个飞船像火球一样划过天空。
返回舱返回地球模拟图
由于飞船穿越大气层时的表面温度极高，因此绝大多数材料都无法承受这样的温度。聪明的科学家和工程师为此想出了一种丢卒保帅的巧妙办法，
他们在返回舱外部特别是温度最高的底部包覆了一层名为“烧蚀材料”的厚厚防热层，这种材料引火烧身，能够通过燃烧自己，耗散大量的热能，从而保护飞船。飞船返回舱着陆后看起来像个烧黑的大铁锅，这就是烧蚀防热形成的结果。
烧蚀材料一般是由特殊的玻璃纤维与有机合成树脂组成的复合材料，并采用轻质填料作为填充剂。它在与大气摩擦时，将受热熔化、蒸发、升华、分解和氧化燃烧。在这个烧蚀过程中，材料的热分解以及熔化、蒸发和升华都将吸收大量的热能，并且热解气体和燃烧产物在不断流失时，可以从飞船表面带走大量的热量，从而阻止热流传到飞船内部。
烧蚀材料在一层层地烧蚀成炭的同时，还在飞船表面形成一个高温辐射散热层，可以向外辐射热量，也将起到阻止热流的作用。
载人飞船返回时靠什么材料保护飞船不被烧毁？
除了烧蚀防热外，飞船还采用
其他防热方法
。比如在飞船外部使用高反光、耐高温金属层，通过热辐射原理，辐射掉大量热量；还在飞船上包裹热容量大、耐温高的防热材料，利用这种材料本身温度升高时的吸热作用，将大量传入飞船表面的热量吸收在这里，从而保证内部不致过热。这些防热方法将结合使用。
我国的神舟飞船采用了以烧蚀材料为主的飞船防热结构，科学家们通过对数十种烧蚀材料的反复筛选和试验，最终为神舟飞船选择了一种先进的低密度烧蚀材料。这种材料不但能耐受几千度的高温，而且密度小于1克/立方厘米，质量非常轻，是我们的不二选择。
飞船与大气层摩擦生的热到底有多热？飞船如流星般燃烧，直至消弭于大气层中。
来源：
中国载人航天企鹅号
责编：钟狼将 陈田
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