在太空中,飞船减速主要依赖于以下几种方法:
大气摩擦减速
当飞船返回地球时,主要是利用大气来消散动能。飞船进入大气层的上端时,与空气分子的摩擦作用开始使其减速。失去的动量转化为热量,温度可以达到1650摄氏度。如果控制不当,这些热量将在飞船积聚,使航天器解体。
姿势调节
具有适当空气动力设计的航天器,如航天飞机,在下降过程中通过调节姿势角度来控制其升力,从而控制飞行速度。例如,航天飞机重返大气层的角度是40度,以减小减速摩擦力和热量。
反向喷射
制动火箭是向飞船飞行方向喷火来减速的。这种方法通过向前进方向喷气,产生反向作用力,平衡掉一部分前进的力,使飞船所受的合外力减少,加速度减少,最终达到减速的目的。
反向推进器
当飞船需要减速时,启动飞船上安装的反向推进器,喷口方向与飞船运动方向相反,给飞船一个反向的推力,从而实现减速。通常在宇宙中长期飞行的宇宙飞船在各个方向上都有小型推进器,用来调整飞船方向和姿态。
利用行星或卫星
飞行器有时也会利用接近的行星或卫星进行加速,以节省原料。通过利用角动量守恒,靠近行星等能量传递给宇宙飞船,从而实现减速或调整轨道。
建议
设计合理的空气动力外形:对于需要返回地球的飞船,设计合理的空气动力外形,以减小大气摩擦热量的影响。
精确控制姿态和推进:在返回过程中,精确控制飞船的姿态和推进器的工作,以确保飞船能够安全、稳定地减速。
备选减速方案:在关键阶段,可以考虑使用多种减速方案,以确保在遇到意外情况时能够及时、有效地减速。