05.23 人造衛星如何對付“摩擦”

我們都知道，流星快速飛過大氣層時會被燒掉產生光亮，發射的人造衛星也要穿越大氣層，為什麼不會燃燒呢？它是怎樣抵抗如此大的摩擦力帶來的高溫的呢？

流星還沒進入大氣層時，以一定的速度飛行。地球對流星的引力會隨著流星與地球的距離縮小而變大，這就使得流星速度越來越快，最快時可以在一秒鐘內飛行20-70千米。在大氣層中以如此高速飛行，流星表層會產生巨大的摩擦力，進而溫度上升到幾千度，遠遠超過其燃點。

人造衛星還在地面時，以地球為參照物來看它是靜止的，發射出去的上升途中它要抵抗地球對它的引力，因此起始速度很小，然後慢慢加速。就當下的技術水平來看，在第一級火箭燃燒脫落後，最高速度可達2-3千米/秒。此時衛星與地面有50-100千米的距離，那裡的大氣密度不及地面的千分之一。而衛星進入軌道運行，其速度快於7.9千米/秒。但是此時衛星離地面更遠，大氣也更為稀薄。

因此，人造衛星升空時，它會與空氣摩擦而升溫，可是與流星摩擦產生的熱量對比，它的要少很多，也就達不到燃點。不過就算如此，火箭外殼的材料必須是耐高溫的合金。想要減小大氣層對衛星的阻力，防止衛星燃燒採取的一般措施包括：第一，衛星與火箭的連接處十分光滑，大氣摩擦小。第二，衛星升空角度為90度，以使衛星在最短的時間內加入稀薄的大氣層。第三，儘量將火箭做的細而長，這時上升的火箭與大氣接觸面就較小，摩擦力也較小。

宇宙飛船返航時，也要經過大氣層，這時怎麼做能防止飛船燃燒呢？常用的方法很多。當飛船離地球越來越近，靠近大氣層時，飛船會向前噴氣，其原理和噴氣飛機一樣，但是噴氣的方向相反，使飛船減速飛行。同時飛船開始降落，位於大氣層時，飛船並不是做垂直下落運動，而是會沿著一個大弧度的斜形軌道慢慢下降，環繞地球半圈而下，才打開巨大的降落傘，於是飛船便很穩當地成功降落了。