載人航天
我國的載人航天事業(yè)雖然起步晚,但進(jìn)步快,現(xiàn)在已處于國際先進(jìn)水平。要將飛船、空間站等航天器送上太空,需要用火箭來運(yùn)載,而火箭在上升過程中需要消耗一定的燃料,早期的火箭使用氫氣作為燃料,用氧氣作為助燃劑。但由于氣體的體積較大,所以人們采取將氫氣和氧氣液化,以此減小燃料和助燃劑的體積。同時,航天器外殼的質(zhì)量應(yīng)盡量小一些,以便在燃料一定的情況下增大火箭的運(yùn)送載荷(即運(yùn)送的有用質(zhì)量大?。?,從而提高火箭的發(fā)射效率。航天器在穿過大氣層的過程中,會因與大氣的摩擦生熱而使得航天器的溫度升高,從而可能會將航天器燒毀。特別是航天員在太空完成任務(wù)后要乘飛船返回艙返回地面,當(dāng)返回艙以數(shù)千米每秒的速度穿過稠密大氣層時,返回艙表面的溫度會達(dá)到上千攝氏度,如圖所示。如果不采取有效的防熱降溫措施,整個返回艙將會被燒為灰燼。
飛船返回艙的“防熱衣”,主要通過三種方式將返回艙內(nèi)部的溫度控制在30℃以下,一是吸熱式防熱,在返回艙的某些部位采用熔點(diǎn)高、比熱容大的金屬作為吸熱材料,通過這些材料的升溫過程來吸收大量的熱量;二是輻射式防熱,用外表面具有高輻射性能的涂層,將熱量輻射散發(fā)出去;三是燒蝕式防熱,利用高分子材料在高溫環(huán)境下的熔化、汽化、升華或分解帶走大量的熱量。