在发射时候,火箭从处于相对静止的状态加速升空,这时候火箭的速度非常慢,即使地面的空气密度比高空更大,但这不足以让火箭的温度急剧上升,自然就不会出现燃烧的现象了。随着火箭、飞船不断朝着高空飞去,速度会越来越快,但是在高空中空气密度会越来越小,这也不足以让火箭的温度急剧上升到燃烧起来。所以,在发射的时候飞船、火箭是不会变成“火球”的。
在返回的时候就不同了。飞船在进入地球大气层之前速度极快,近地轨道飞行的飞船速度接近第一宇宙速度7.9公里每秒,如果是从月球返回的飞船速度就更快,可能达到或者接近第二宇宙速度11.2公里每秒。例如之前我们嫦娥五号探测器完成了月球取样返回地球的时候,返回器以第二宇宙速度11.2公里每秒的速度进入大气层,这么快的速度进入大气层,使得返回器表面的温度达到3000℃以上。
这是因为返回舱在进入大气层时速度极快,而在上百公里的轨道空气密度非常低,所以空气阻力没法让飞船速度快速降下来。随着飞船高度不断下降,空气密度越来越大,高速进入大气层的飞船返回舱周围的温度就会急剧上升到上千摄氏度,返回舱会变成一个熊熊“火球”。从拍摄到的返回舱照片,我们可以看得到返回舱的外部被烧得“面目全非”。
虽然温度极高,但我们完全不需要担心,因为飞船返回舱外部会使用到一些防热材料,能够保护返回舱在进入大气层时不会出现变形状、融化等问题。之前我们的神舟系列载人飞船都顺利返回地球,嫦娥五号探测器返回器外部的温度比神舟飞船返回舱外部的温度更高,从月球高速返回地球都没问题,这就说明了我国飞船返回舱的防热材料可靠性是非常高的。由于隔热材料效果很好,在返回舱内温度不会很高,再加上航天员会穿着航天服,所以没有问题的。