嫦娥六号返回器亮相航展：被烧得黑不溜秋！返航时到底经历了什么

放心去飞啦啦啦

在第十五届中国国际航空航天博览会上，我们官方展示了很多大国重器，有一些 是以实物的形式参展，有一些则是以模型的形式参展。在国家航天局“中国航天”展台，我们可以看到很多航天科技产物。

包括嫦娥六号探测器从月球背面带回来的珍贵月壤样品，这是月球背面月壤样品首次向国内公众展出。除此之外，在现场我们还能看到嫦娥六号探测器返回器、降落伞等珍贵实物。

从现场中，我们可以看到嫦娥六号探测器返回器的外部被烧得黑不溜秋，甚至可以用“面目全非”来形容。这样的情况不仅仅出现在这个探测器，像神舟载人飞船返回舱、俄罗斯的联盟号载人飞船返回舱、美国载人龙飞船返回舱、猎户座飞船返回舱以及我国首颗可重复使用返回式技术试验卫星——实践十九号卫星的外部都出现不同程度的“变黑”。这到底是怎么回事？

下面这张照片就是我国首颗可重复使用返回式技术试验卫星——实践十九号卫星着陆时的画面。在9月27日，我国发射了这个可重复使用返回式技术试验卫星，在10月11日，这颗卫星凯旋归来，在东风着陆场着陆，卫星搭载的各种回收类载荷都全部顺利回收。从照片中，这个卫星外表看起来和锅底一样黑。飞船、卫星、探测器从外太空返航的时候，到底经历了什么？

返回时为何烧得黑不溜秋

不管是探测器还是飞船，或者是卫星，从外太空返回地球的过程中无一例外都出现不同程度的变黑，这说明这些航天器返航的时候肯定是经历了很惊险的过程。我们看下神舟十八号载人飞船是怎么返回地球的就知道了。

在11月4日，神舟十八号飞船凯旋归来，在东风着陆场安全着陆，三位航天员身体状态良好，神舟十八号载人飞行任务取得圆满成功。

这次返回地球的过程中，神舟十八号飞船依旧采用的是快速返回的技术，也就是从中国空间站组合体撤离后，环绕地球5圈（大约7.5小时）后再进行着陆，大约历时50分钟着陆到地面。

第一个阶段是制动减速阶段，通俗来说就是减速。因为飞船在环绕地球飞行的时候速度相当快，超过7公里每秒，飞船想要顺利返回地面，就必须要降低飞行速度才能降低飞行高度。在减速的过程中，飞船还会进行适当的姿态调整。

整个过程大致是这样的，神舟十八号飞船在环绕地球飞行最后一圈时，地面工作人员就会向飞船发出指令，让飞船的姿态进行调整，先是逆时针旋转90度变成横向飞行状态，这时候轨道舱会和返回舱进行分离。

随后轨道舱、推进舱组合体继续飞行，再次逆时针旋转90度，这是第二次姿态调整，推进舱刚刚好处于飞船组合体前进的方向，推进舱的发动机点火给飞船组合体通过一个反推的力，让飞船组合体速度降下来。整个制动减速过程大约持续180秒，随着飞船组合体速度不断下降，它的飞行高度也会不断下降，最后顺利进入返回地球的轨道。

第二个阶段是自由滑行阶段。在这个过程中飞船组合体已经进入返回轨道了，以无动力飞行的状态继续自由下降高度。放飞船组合体的飞行高度下降到大约145公里时，返回舱就会和推进舱进行分离，返回舱继续返回地球，而推进舱则留在外太空，在自行再入大气层的时候烧毁。

完成分离后，返回舱需要利用自身的发动机调整再入大气层的姿态角度，也就是速度方向和地面水平的夹角，以一个合适的角度再入大气层。

这个角度要求相当高，如果再入大气层的姿态角度过大的话，那返回舱再入大气层时的速度就会太快，最大过载可能会超过设计指标，那飞船返回舱内的航天员可能就承受不住。而且外部温度可能会更高导致返回舱被烧毁。而如果再入的角度过小的话，返回舱可能没法进入大气层，而是从大气层边缘擦过，飞出去。

第三个阶段就是再入大气层阶段。随着返回舱高度不断下降，逐渐开始进入大气层了。在距离地面差不多还有100公里时，飞船返回舱就进入大气层，遇到的空气阻力也会越来越大，气动加热效应会越来越强烈，导致飞船返回舱外部温度急剧上升，部分位置的温度可能超过1000℃。

当返回舱下降到大约还有80公里时，这时候飞船会短暂失去联系，也就是进入了黑障区。不过这样的情况不会持续很长时间，因为当返回舱下降到距离地面还有40公里左右时，就会离开黑障区了，这时候和地面的通讯就会再次恢复正常。

虽然在进入黑障区的时候，飞船返回舱外部温度超过1000℃，一般的材料难以承受，但是载人飞船返回舱不会有问题的。因为返回舱和推进舱完成分离后，返回舱利用发动机进行了姿态调整，变成了变成大底朝前的飞行状态。

返回舱外部涂有烧蚀材料、隔热材料，能够承受相当高的温度，而返回舱底部也安装了防热大底、隔热大底，也可以承受近2000℃高温的灼烧，能够很好地保护返回舱不被烧毁。虽然外部温度这么高，但是返回舱内部的温度却很舒适，航天员不会受到影响的。

第四个阶段就是伞降阶段。返回舱自由下降没法把速度降低到安全的水平，所以需要采取更多的措施来降低速度。现在不管是中国，还是美国、俄罗斯，飞船从太空返航的时候都需要使用降落伞进行减速，无一例外。

当飞船返回舱下降到大约还有10公里时，就会先打开引导伞，随后打开减速伞，最后打开主降落伞。其中减速伞只能把返回舱速度从大约200米每秒降低到60-70米每秒而已，在距离地面差不多还有8公里时，就会打开面积达到1200平方米的主降落伞。

由于主降落伞面积巨大，可以让返回舱速度降低到7-8米每秒。而在下降的过程中，还有一个非常重要的环节，那就是抛掉返回舱底部的防热大底，这样才能把安装在返回舱底部的反推发动机露出来。

第五个阶段就是着陆阶段。仅仅使用降落伞减速的话，返回舱下降的速度也只能降低到7-8米每秒，如果这么快的速度着陆的话，对航天员的冲击可能会比较大，所以这时候就要使用到反推发动机。

当返回舱距离地面还有1米的时候，安装在神舟载人飞船返回舱底部的4台发动机同时启动，给返回舱提供一个向上的推力。巨大的推力可以让返回舱下降速度降低到1-2米每秒。而且，返回舱底部的减震材料以及飞船内座椅缓冲机构组成的减振系统也能够起到一定的缓冲作用，从而确保航天员的安全。

从神舟十八号飞船返回地球的过程中，我们可以看到飞船返航时是非常复杂的，可以说是惊心动魄的。返回舱外部被烧得黑不溜秋，主要的原因就是高速再入大气层的时候，返回舱经受高温的灼烧。

从近地轨道返回地球的航天器速度相对低一些，外部温度一般超过1000℃，而嫦娥六号探测器从月球轨道返回地球，速度更快，接近地球第二宇宙速度11.2公里每秒，所以气动加热效应更加强烈，外部温度更高，可以超过2000℃。由于这么高温的灼烧，返回舱外部自然就被烧得黑不溜秋了。