飛船，是人類智慧的結晶，是探索宇宙的工具，是承載夢想的橋樑。自二十世紀70年代，我們成功實現登月載人飛行之後，飛船就成為人類觸控宇宙的“第一手資料”，50年間僅我國就發射了12艘載人飛船，並在飛行過程中將宇航員們完好無損的帶回家。

Tips：宇宙Universe，在物理意義上被定義為所有的空間和時間（統稱為時空）及其內涵，包括各種形式的所有能量。

但是在探索宇宙的過程中，飛行意外時有發生，其中較常見的是返回時的墜毀。2003年美國“哥倫比亞”號太空梭，就在返回地球時，在空中爆炸解體了。此外還有許多的衛星和火箭的殘骸在返回大氣層時，也發生了燃燒解體事件。為什麼這些飛船、火箭在發射穿越大氣層時沒有燃燒，卻在返回時燃燒爆炸了呢？二者都有摩擦力，為什麼獨獨在返程時燃燒，這是什麼原理呢？

飛船出發時為何沒有燃燒

目前世界各國的載人飛船都是有火箭運載發射，比如我們的神舟12號載人飛船就是透過長征2號F遙十二運載火箭。因此我們講飛船出發就是講的火箭出發。那麼要搞懂這個問題，就要知道火箭發射的原理。

Tips：火箭自身攜帶全部推進劑，不依賴外界工質產生推力，可以在稠密大氣層內，也可以在稠密大氣層外飛行，是實現航天飛行的運載工具。

火箭起源於我國宋代，早期是放煙花的娛樂工具，到明代成為武器，到清朝被摒棄。現代火箭來源於，蘇聯數學老師康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基，他在著作中詳細描述了用火箭探索宇宙的可能性，並提出可以用液氧和液氫作為火箭的推進劑，還研究出了齊奧爾科夫斯基火箭推進公式，是火箭研究事業的領航人。二戰時期是火箭事業的野蠻生長期，這一階段火箭的設計得到了完善，併為宇宙探索打下基礎。冷戰時期的太空競賽，是火箭的大發展階段，這一時期火箭開始承擔航天運輸任務。

Tips：康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基，1857年9月17日—1935年9月19日，現代宇宙航行學的奠基人，被稱為航天之父。

火箭，簡單說就是一種推進器，利用燃燒推進劑產生的巨大推力升空。因為地球上存在萬有引力，不論扔什麼東西上去，都會在引力的作用下垂直下落。而要擺脫引力飛出地球，就需要足夠大的速度。火箭想要擺脫引力升空，它的速度必須要超過第一宇宙速度（7.9km/s），因此就要求火箭的燃料能產生足夠強大的推動力。

Tips：引力Gravitation，即任意兩個物體或兩個粒子間的與其質量乘積相關的吸引力，自然界中最普遍的力，簡稱引力。

當火箭點燃發射升空之後，因為有引力的束縛因此速度較慢，因此即使與空氣發生摩擦也不會發生燃燒。之後速度慢慢加快，但是因為火箭是垂直髮射，穿過大氣層的時間較快並且大氣的溫度較低，所以即使速度快，也能在燃燒之前就衝出大氣層進入宇宙，而宇宙是真空環境，故而不存在摩擦反應，就不會燃燒。同時，火箭還有整流罩的保護，整流罩就是火箭頭部的鋼鐵外衣，耐高溫性極強。因此火箭在起飛穿越大氣層時，才沒有發生燃燒爆炸事件。那麼為什麼返回時火箭又發生了燃燒呢？

返回時燃燒的原因

與出發時相比，回來的飛船是“輕裝上陣”，雖然沒有那麼重了，但是“上山容易，下山難”，飛船的返回過程可比發射複雜得多。首先它們要以宇宙第一速度的速度進入大氣層，之後利用緩衝火箭和麵積大約在一千多的巨大降落傘減速，最後飛船的返回艙以大約3.5米/秒的速度著陸。

Tips：降落傘是利用空氣阻力原理，依靠相對於空氣運動充氣展開的可展式氣動力減速器。現代的降落傘是人或物從空中安全降落到地面的一種航空工具。

但是在剛剛進入大氣層的時候，返回艙的速度非常快大約能達到11公里/秒，因此其外殼會與大氣層發生激烈的摩擦，產生大量的熱量，這個過程叫做“氣動加熱”。在離地面80到40公里的稠密大氣層時，氣動加熱過程達到最高點，返回倉表面溫度達到1000到3000度，整個返回艙看起來就像一顆著火的流星。因此超高的速度是燃燒的原因之一。

沒有整流罩的保護。在飛船隨火箭飛出大氣層時，即使最後的速度比較快也因為有整流罩的保護而順利透過。但是當火箭飛出大氣層後，這件鋼鐵保護服就完成使命，分成兩半脫離飛船了。因此在回城時，失去整流罩的返回艙只能依靠自身外層的防火塗層來防火，而衛星之類的天體返回時卻什麼保護都沒有，因此在進入大氣層後，發生劇烈的摩擦，導致變成“火流星”。

Tips：整流罩用於保護衛星及其它有效載荷，以防止衛星受氣動力、氣動加熱及聲振等有害環境的影響，是運載火箭的重要組成部分。

飛行路徑。因為返回艙進入大氣層的速度在引力的作用下一直在增加，如果不減速的話返回艙就會像一顆隕石一樣撞向地球。因此為了減速返回艙的路徑就要發生變化，以一個弧形或者階梯型的路徑飛行，這樣在大氣層中逗留的時間更長，可以利用大氣層的摩擦力減緩飛船的速度。但是在大氣層中逗留的時間更長摩擦更強烈，就更容易發生燃燒事件。反之，火箭發射時，為了快速飛出大氣層，使用的是垂直髮射，速度即低又與大氣接觸時間短，因此沒有燃燒的隱患。

Tips：大氣層又稱大氣圈，是因重力關係而圍繞著地球的一層混合氣體，是地球最外部的氣體圈層，包圍著海洋和陸地，大氣圈沒有確切的上界。

環境不同。發射時因為地球的引力束縛，飛船的速度只能一點點地加快，因為穿過大氣層的速度差不多在第一宇宙速度附近。而返回時初始速度較好，然後在宇宙中真空環境下速度一直增加，進入大氣層後壓縮空氣並與之發生劇烈摩擦。因此出現燃燒。

Tips：第一宇宙速度的是7.9km/s，它是指讓航天器可以環繞地球所需要的最小發射速度，此概念由牛頓提出。

以上就是，飛船為什麼會在返回時發生燃燒墜毀事件的原因。但是現實中這樣的意外事故是極為罕見的，因為我們的返回艙都是利用隔熱材料製作。因此，返回艙足夠安全，不必擔憂宇航員的安危。那麼這些“避火衣”是如何防火的呢？

飛船的“避火衣”

由於返回艙裡搭乘著宇航員，為了保證他們的生命安全，所以航天設計師們為它精心設計了一件“避火衣”，由瞬時高分子耐高溫材料製成的低導熱複合材料。當飛船經過大氣層時，這件神奇的避火衣遇見高溫就會主動燃燒，利用有機物的燃燒帶走大量熱量，同時還形成一層碳化薄膜緊緊粘在返回艙表面，具有良好的隔熱效能，防止高溫侵入艙內。

Tips：飛船一般指宇宙飛船。宇宙飛船spaceship，是一種運送航天員、貨物到達太空並安全返回的航天器。

此外，還可以利用導熱效能好、熔點高、熱容量大的鈦合金等複合金屬材料製作“避火衣”。這些材料吸熱性好，能夠在大氣層的氣動加熱過程中吸收大量的熱量，將其儲存在外層中，保護艙體不受高溫腐蝕。另外，還可以給艙體塗抹隔熱塗料防止燃燒。

不過因為這些“避火服”的製造，需要強大的材料科學應用能力，因此許多國家即使有財力發射飛船也沒有實力成功返回，這也是為什麼如今的世界上只要我國、美國、俄羅斯三國有發射航天載人飛船的原因。

Tips：隔熱服也叫熱防護服，是重要的個體防護裝備，指在接觸火焰及炙熱物體後能阻止本身被點燃、有焰燃燒和陰燃，保護人體不受各種傷害的防護服。

強大的科研能力是我國在星際科考中佔上風的堅實後盾，而支撐科研實力的是強大的國力，國家的富強，才有我們在航天領域的輝煌。