【科學科普】同樣都要穿過地球大氣層，飛船發射時不會燃燒，為何返回時會燃燒

細心的朋友會發現， 飛船在發射升空以及在返回地球的過程中， 都會穿過地球大氣層， 但是面臨的情況卻大不相同， 在發射升空階段， 飛船並不會燃燒起來， 但是在返回地球的過程中， 飛船有一段時間內會變成「火球」。 這是怎麼回事？

飛船發射時為什麼不會燃燒

我們向天空中拋出一個物體， 這個物體很快就會掉下來， 但是如果我們拋出的物體速度達到或者超過地球的第一宇宙速度7.9公里每秒， 那這個物體將會持續環繞地球飛行， 而不會掉下來（不考慮空氣阻力的理想狀態下）。 為了讓我們發射的衛星、飛船不會掉下來， 這些飛行器的速度也需要達到或者超過地球的第一宇宙速度， 要讓這些飛行器的速度達到如此之快， 我們就需要用到運載火箭。

火箭、飛船在穿過大氣層時之所以有可能會出現燃燒， 是因為高速飛行的飛行器遇到空氣阻力，

帶來的氣動加熱效應會讓火箭、飛船的溫度出現上升， 最後可能會變成一個火球。 火箭在發射升空階段， 雖然在地面大氣密度大， 空氣阻力也大， 但是由於在開始發射階段火箭、飛船的速度從0開始的， 所以在發射場火箭不會燃燒。

隨著火箭發射升空，

它的速度就會越來越快， 在稠密的大氣層中飛行時， 氣動加熱效應越來越強烈， 這時候火箭的溫度會慢慢上升。 但是在發射階段的前期， 火箭的速度還不會加速到非常快的程度， 即使已經出現氣動加熱效應， 也不足以讓火箭、飛船燃燒起來。 當火箭進入太空後， 雖然它的速度已經非常快， 但是在遠離地面的太空中， 空氣密度已經非常低， 所以這時候也不足以讓火箭出現燃燒的現象。 所以， 在發射階段火箭、飛船一般是不會燃燒的。

飛船返回時為什麼會燃燒

環繞地球飛行的飛船速度是非常快的， 那些從月球或者火星等星球返回的飛行器速度更快， 如嫦娥五號探測器返回艙在返回地球時的速度接近地球的第二宇宙速度。 當飛行器以這麼快的速度進入地球大氣層時氣動加熱效應非常強烈， 飛船返回艙的外部溫度急劇上升， 最後變成一個「火球」。 有一些衛星、火箭殘骸最後也會墜落地球大氣層， 直接在大氣層中燒毀。 其實， 不只是在進入地球大氣層時才會出現燃燒，

在進入有大氣層的星球都會出現燃燒的情況， 如毅力號這些火星探測器在登陸火星時也出現了燃燒的情況。 不過， 這些著陸艙、返回艙的外部會塗有隔熱層之類的材料， 所以在返回艙內的宇航員是非常安全的。

當返回艙穿過大氣層後， 在空氣阻力的作用下，它的速度會急劇下降，這時候氣動加熱效應也會逐漸減弱，所以燃燒的現象持續一段時間後很快也會消失。最後，在開啟減速傘等措施下，返回艙會穩穩地降落在著陸區。飛船在高速返回地球時面臨很多技術難題，很多國家都沒法掌握這樣的技術，所以即使有不少國家能夠發射一次性的衛星，卻沒有發射載人飛船的能力，是因為他們沒辦法將宇航員安全帶回地球。

在空氣阻力的作用下，它的速度會急劇下降，這時候氣動加熱效應也會逐漸減弱，所以燃燒的現象持續一段時間後很快也會消失。最後，在開啟減速傘等措施下，返回艙會穩穩地降落在著陸區。飛船在高速返回地球時面臨很多技術難題，很多國家都沒法掌握這樣的技術，所以即使有不少國家能夠發射一次性的衛星，卻沒有發射載人飛船的能力，是因為他們沒辦法將宇航員安全帶回地球。