天舟八号顺利撤离空间站组合体 将于近期择机受控再入大气层

 北京时间2025年7月8日15时9分,天舟八号货运飞船顺利撤离空间站组合体,转入独立飞行阶段,将于近期择机受控再入大气层,货运飞船绝大部分器件将在再入大气层过程中烧蚀销毁,少量残骸将落入预定安全海域。

 在2024年11月15日,一枚长征七号运载火箭在文昌航天发射场的轰鸣声中腾空而起,将天舟八号货运飞船发射到太空。在发射升空后,天舟八号货运飞船只飞行了3个小时就和中国空间站组合体完成交会对接。

 天舟八号货运飞船是世界上运载能力最强的货运飞船之一,可以携带近7吨的物资到中国空间站进行补给,可以支持3名航天员在轨飞行大半年时间。从发射升空到现在,天舟八号货运飞船已经在轨飞行超过7个月时间了,虽然官方暂时还没公布天舟八号货运飞船的撤离时间,但是结合当前我们天舟货运飞船的发射频率来看的话,天舟八号货运飞船预计很快就会撤离了。

 因为从天舟六号开始的新一批货运飞船进行了大幅度的升级,可以携带更多的物资,支持3名航天员在轨生活、工作更长时间。之前的天舟货运飞船每年需要发射2艘,而现在每2年发射3艘。

 平均下来的话,也就是大约8个月才发射一艘天舟货运飞船到中国空间站进行补给。而现在天舟八号货运飞船已经飞行超过7个半月时间了,如果是这样计算的话,天舟八号货运飞船任务应该是接近尾声了。

 等天舟八号货运飞船从中国空间站撤离后,天舟九号货运飞船就会发射升空,为中国空间站送去新的物资补给,包括航天员所需的食物、水、衣服,还有空间站所需的推进剂等。而天舟八号货运飞船在撤离后,它没法像神舟载人飞船返回舱那样安全在着陆场进行软着陆,而是在再入大气层过程中剧烈燃烧起来,最后绝大部分零部件化为灰烬,只有少量残骸会坠落大海。这是什么情况?

 再入大气层为何剧烈燃烧

 其实不仅天舟货运飞船在撤离返回地球过程中会经受高温的灼烧,只要是从太空返回地球的航天器都会经历这样的事情,那些陨石、小行星碎片、彗星碎片、流星体之类的天然小天体坠落地球时一样会剧烈燃烧起来。

 我们在夜空中看到的流星大部分都是那些陨石、小行星碎片、彗星碎片、流星体之类的天然小天体坠落地球过程中剧烈燃烧起来产生的视觉效果。而我们经常说的夜空中出现的熊熊火球本质上也是这样。为什么这些物体从太空重返地球、坠落地球的过程中会剧烈燃烧起来呢?

 原因有两个,那是必不可少的因素。第一个就是地球有浓密的大气层。如果是坠落到那些没有大气层的星球上,像登陆月球或者其他没有大气层的星球,不管是航天器还是陨石之类的小天体,都不会出现剧烈燃烧的现象。

 第二个因素就是它们的速度相当快。像在近地轨道飞行的货运飞船、载人飞船、卫星速度一般都接近地球第一宇宙速度7.9公里每秒,当这些航天器以这么快的速度重返地球时,穿过了卡门线后就会遇到越来越浓密的空气,气动加热效应会越来越强烈,导致温度会急剧上升到1000多℃。

 如果是载人飞船或者类似嫦娥五号、嫦娥六号返回器那样的航天器还好,这些飞船返回舱、探测器返回器都不会被高温烧毁,因为它们需要把航天员或者月球样品安全送回地面。而为了避免被高温烧毁,这些航天器返回器、返回舱都需要经过特殊的设计,其中一个就是在返回舱、返回器外部涂上烧蚀材料、隔热材料。当航天器再入地球大气层过程中会经受高温灼烧,这些烧蚀材料会融化、升华,带走大量的热量从而保护返回舱、返回器不被烧毁。

 当然,给返回舱、返回器外部涂上烧蚀材料、隔热材料虽然可以保护航天器不被烧毁,但是重量很大,需要占用很大的载重。货运飞船的主要任务就是给空间站进行补给,理论上来说,货物装得越多可能就越好,因为一艘货运飞船可以支持更长时间,减少货运飞船的发射次数。

 所以货运飞船的内部尽量减少不必要的载重,腾出更多的空间、更多的载重去装货物。如果让货运飞船也能够像载人飞船返回舱那样安全着陆,那就需要对货运飞船进行改造,包括给货运飞船配备耐高温的保护措施,例如烧蚀材料、隔热材料、降落伞等。这必然会占用一定的载重,会导致货运飞船的运载能力降低。

 美国货运龙飞船为何能回收

 当然,如果我们能够将飞船回收的话,也是具有很多方面的价值的,其中一个就是可以用于航天科普展览,另一个可以对回收的飞船进行检查、维修后再重复使用。

 美国的货运龙飞船是世界上目前唯一具备返程运载能力的现役货运飞船,它可以将物资带到国际空间站,在结束飞行任务后又可以像载人飞船返回舱那样安全返回地球,在预定海域进行溅落。看到这里,可能有一些网友觉得是我们技不如人,实际的情况并不是这样的。

 不可否认,货运飞船能够进行回收确实是需要一定的技术支持,在回收这方面确实是要比我们天舟货运飞船好。但并不意味着我们的技术不如美国,因为我们也有能力让货运飞船回收的。要知道,我们的神舟载人飞船返回舱都成功回收,而且嫦娥五号、嫦娥六号探测器返回器也可以回收,这两个探测器返回器可是以接近地球第二宇宙速度(接近11公里每秒)的速度重返地球,让货运飞船返回舱安全重返地球对我们来说没任何难度。

 美国的货运龙飞船能够回收其实是牺牲了运载能力得来的。我们新一批天舟货运飞船的载货能力达到7.4吨,内部的有效载装载容积达到22.5立方米,是目前世界上现役运货能力最强的货运飞船。

 而美国的货运龙飞船的载重能力大约只有3吨这样,还不到我们天舟货运飞船的一半,俄罗斯的进步号货运飞船的载重能力也只有2.3吨左右而已。所以美国的货运飞船、俄罗斯的货运飞船发射频率都要比我们高很多,俄罗斯每年需要发射6艘进步号货运飞船来支持国际空间站的正常运行。

 所以,不管是可以回收的货运龙飞船,还是我们不可以回收的天舟货运飞船,本质上都没有太大的技术差异,只是大家权衡各方面后确定的方案,如果想要回收就要牺牲一定的载重能力。当然也不是说牺牲载重能力获得回收能力不好,因为货运飞船可以回收的话,那可以从空间站带回更多的东西,货运龙飞船可以从国际空间站带回超过1吨的载荷。

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