主题：阿波罗是“打水漂”回来的吗？ -- 贼不走空
家园 阿波罗是“打水漂”回来的吗？ 这次，嫦娥五号T1从月亮边上潇洒自如地“漂然”回来，在给我们带来偌大惊喜的同时，也突然像揭开谜底一样，给我们带来了一些茅塞顿开的“恍然大悟”。
一、T1为什么要“漂”回地球？
我们先来重复一些大家都知道的常识。
T1是嫦娥五号的先锋官，先行帮嫦娥姐姐探路来也往返80万公里的路程，本来就迢遥凶险，危机四伏，可是好不容易回到家门口，还要接受更加危险的“打水漂”极限考验，那些在飞控大厅里坐得舒舒服服的中国航天科学家们，为什么非要让自己的“宝贝疙瘩”去九死一生地去赴汤蹈火呢？
当一个月球探测器离开月球引力场，进入地球引力场之后，由于受到地球引力的作用，其速度会越来越快，在到达地球大气层边缘（距地面120公里）时，探测器的速度便几乎达到了每秒11公里，接近每秒11.2公里第二宇宙速度，在这个时候，对飞行器最大的威胁，便是穿越稠密大气层时空气分子与探测器表面因为摩擦而形成的高温。
对于航天器穿越大气层时产生的上几千度的高温带来的危害，我们印象深刻。
2003年2月1日，“哥伦比亚”号航天飞机因为隔热层损坏，在返回地球穿越大气层时，温度高达摄氏1400度的空气从隔热层破损处冲入左机翼后融化了内部结构，致使机翼和机体融化，最终导致了悲剧的发生。
所以，航天器要想安全回到地球，啥都不用讲，第一条就是必须解决的难题就是给航天器降温。这个问题解决不了，地球人所有的太空探险活动都是单向行动，所有的宇航员都成了“肉子打狗，有去无回”。
为了避免让宇航员在大气层的高温中烧成灰烬，科学家就必须绞尽脑汁给航天器在返回时降温，通过几十年来的实践努力，航天科学家发现有两个途径可以实现降温需要。
第一个途径，便是给返回的航天器穿一件能够完全扛得住高温的外衣，让航天器直接冲过大气层，比如，在航天器外面包裹高温陶瓷，再加抗烧蚀材料，这些材料一边燃烧一边挥发，带走过高的热量，使得航天器始终处在安全的温度以内。但是，这个办法只是对降落速度在每秒7.9公里（第一宇宙速度）左右的航天器有用，比如说，加加林乘坐的“东方一号”，从国际空间站返回的“联盟TMA－22”飞船，美国的航天飞机，还有离开“天宫一号”返回地球的“神舟”飞船，这些返回飞行器离开轨道飞行器（高度一般在距离地面350-400公里）之后，进入大气层时速度都在每秒7.9公里左右。可如果返回飞行器的速度远远大于第一宇宙速度时，人类目前所掌握的抗烧蚀技术就完全不够用了，所以就得另寻他法。
第二个途径，返回飞行器采用“太空打水漂”来给自己减速，比如这次嫦娥姐姐的先锋官，在刚开始进入亚太空的稀薄大气层时，速度是33个马赫，而跃起再回大气层之后，速度便减到了第一宇宙速度左右，所以，摩擦带来的高温便降到了飞行器所能承受的范围之内了。
对这次嫦娥五号探测器所采用的“太空水漂”，我们不做别的军事意义上的解释，“打水漂”的主要意图，实际上就是通过减速来起到对航天器所受高温进行降温的作用。
有人问了，既然高速穿越大气层这么危险，那为什么不让航天器在进入大气层之前早早的就点燃反向火箭，以此来进行刹车减速呢？
看官，你在理论上是正确的，可是实际情况是，返回地球的航天器体积都很小，携带的那点燃料都只够进行姿态微调，不可能用反向喷射来减速，即使是美国航天飞机那样的大家伙都没法携带那么多的燃料，所以，目前人类返回地球的航天器都不可能利用反向火箭来减速，也就是说，目前人类所有的返回飞行器在进入大气层之前，都不可能具有明显效果的刹车能力。
以上，我们哆哆嗦嗦讲了那么多废话，目的就是要引出下面这个争论已久的敏感话题。
二 ，当年，“阿波罗飞船”是如何“返回地球”的？
前面，我们不厌其烦地讲解了飞行器返回地球的两种方式，一是扛住高温直接冲过大气层，二是通过“打水漂”来减速降温。那么，1969年，“阿波罗11号”登月之后，阿姆斯特朗他们是如何回到地球的呢？他们乘坐的 “指令舱”是通过直接冲过大气层返回地球，还是通过“打水漂”回到地球的呢？
2011年8月11日，美国“猎鹰”HTV-2飞机在加州范登堡空军基地成功发射升空，在独自飞行并返回地球时失去联系，实验失败，其后，美国取消了这个项目，这意味着迄今为止，美国人还没有成功掌握高超音速飞行器 “太空打水漂”的全部技术。
所以，1969年7月24日，“阿波罗11号”的指令舱，没有采用“打水漂”来减速降温，换句话说，当年美国人更不可能掌握太空“打水漂”的技术。
所以，当年“阿波罗11号”是挟雷霆万钧的第二宇宙速度，以大无畏的精神冲进了大气层，依靠天顶星一般神奇完美的抗烧蚀技术穿过大气层，安全返回地球，溅落到了太平洋中。三个宇航员自己脱掉宇航服，自己爬出指令舱进入救生船，那副悠闲自得的神态，哪里像是在无重力状态中度过了8天又13个小时，倒像是在加勒比海上垂钓度假。
问题这就来了，美国早在1969年就拥有了抵抗五千度高温的能力吗？
我们来看看美国航天飞机进入大气层后是如何对付高温的。
航天飞机以24马赫的速度进入大气层后，开始无动力滑翔，其间，“不断横向滚转至90度，用主动丧失升力来降低高度，用增加迎角来降低速度，但横滚有自然的转弯倾向，所以航天飞机要时不时反向横滚一下，用S形航迹来保持基准航向。……航天飞机的操纵特性据说和一块飞行的砖头差不多，而且返回时必须沿一条精细计算过的在瞬时气动加热和累计气动加热之间最小化的路径下滑，以最大限度地降低热负荷，使用要求非常高”。
以略高于第一宇宙速度的8.1公里/秒进入大气层的航天飞机，必须冒着极大的风险，以杂技一般极其精密复杂的操控动作来防止机面温度过高，但都没能完全取得成功，并为此付出了“哥伦比亚号”的惨痛代价，不得不退出历史舞台。而这已经是八十年代的技术了，那么，1969年的“阿波罗11号”，又是怎样承受住第二宇宙速度带来的更高的温度的呢？
很明显，美国人回答不了这个问题。
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再转载来一篇文章，作者“倚天立”，水漂打出恍然大悟，打出来很多惊喜，科学界的“骗局”咱文科生不懂，希望有技术宅能解读一下。
加上一句，下面谁在分析技术，谁在上窜下跳义愤填膺，一目了然，既然哥ID为贼不走空，那么本帖究竟是技术贴，还是是钓鱼帖，谁知道呢？呵呵呵呵。
通宝推：浣花岛主,慧诚,霹雳焦蛙,adapter,
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 我的感觉是可以打水漂，但是HOLD不住 只能以这个角度入轨，保证能弹回来，但是落在哪里就控制不了了。得哪落哪，落哪就去那里捞。
中国这次最大的意义就是落点的精确度吧，这是很有军事意义的，呵呵。
家园 HOLD不住，根本就没有落点了，弹出外太空了 HOLD住了，但HOLD的深了，速度太快，摩擦热量过大，人烧死了
所以，这需要高精度控制的技术
家园 不知楼主是否看过这篇新闻报道 新华网的，做下评论吧。
家园 轨道 说明阿波罗再入轨道设计是科学的，到今天依然适用，说明当时人们还是做了很多功课的。
石英玻璃为二氧化硅单一组分的玻璃。这种玻璃硬度大可达莫氏七级，具有耐高温、膨胀系数低、耐热震性、化学稳定性和电绝缘性能良好，并能透过紫外线和红外线。除氢氟酸、热磷酸外，对一般酸有较好的耐酸性。
现在纳闷的是，阿波罗返回舱比上个月中国的返回器先进太多了，体积大了十倍以上，有门有窗，穿越大气层不改英雄本色只是外表有些斑驳而已，咱中国这个已经跟小时候农村闷爆米花的罐子一样了，不忍目睹，落后50年up。
我百度了铝合金镁合金钛合金石英玻璃等的熔点，阿波罗是什么材料来的？总不能是气化以后再合体返回的吧，哎，缺课太多查的太累。
家园 用重力势能验算了一下 用重力势能验算了一下，从月地轨道回到大气层顶端的速度的确是11公里/秒左右。
动能与速度的平方成正比。假设全部动能都靠大气摩擦来制动，与8公里/秒的卫星返回相比，多了89%的散热。
从工程的角度，多89%的热量需要散发，并不是什么太大的困难。并不会出现由原先的最高温度5000度（假设值）增加到9500度的情况。
说到底，11公里/秒只能说大于8公里/秒。谈不上远大于，更谈不上远远大于。
美国早在1969年就拥有了抵抗五千度高温的能力吗？热能，温度这些是比较复杂的物理概念。前一段，关于地热能是不是大忽悠的讨论就起源于此。单单看5000度很容易误导，楼下二手玫瑰已经点出来，就不展开了。
家园 “那个高空温度是指空气分子的平均运动速度” 二手玫瑰的回复“那个高空温度是指空气分子的平均运动速度”针对的是这句话“外层又名散逸层，延伸至距地球表面1000公里处。这里的温度很高，可达数千度，大气已极其稀薄。”而不是说的返回舱表面温度，对此您可以向他求证。
原文并没有提到9500摄氏度，原作者的大致意思是以第二宇宙速度闯入大气层的话返回舱表面温度将超过5000摄氏度，人类工程材料技术扛不住，而经过打水漂减速后这个烧蚀温度降至3000摄氏度范围，目前人类技术勉强可以应付。
家园 原作者给我的感觉是披上技术外衣的公知 第一宇宙速度返回是3000度，第二宇宙速度返回是5000度。
（我很好奇他是如何计算的。同样，为什么说“3000摄氏度范围，目前人类技术勉强可以应付。”）
感觉就像在说4杯25度的水混在一起就变成100度。50步和100步的区别。
家园 流星撞地球是不是大致也是这个速度啊？ 流星要撞击地球要满足两个条件：一是他的轨道和地球相切或重合，而且流星穿越地球轨道的时候地球正好在那个位置上。二是这颗流星要足够的大，否则在穿越地球大气层的时候就烧毁了。家园 流星的速度应该比这个大，理论上没有上限 地球的第二宇宙速度是11.2公里/秒。这个既是逃逸速度，又是太空中相对地球静止的物体受地球引力作用到达地球的最大速度。
如果这个物体本身有初速度，那么他到达地球的速度也会增加。
其实你文章中问题最大的一句是“但是，这个办法只是对降落速度在每秒7.9公里（第一宇宙速度）左右的航天器有用”。这个方法对第二宇宙速度同样有效。
家园 打破砂锅问到底吧 谁说咱文科生就不兴打破砂锅问到底了呢，质疑这个事情的过程中也学了很多东西，大家快回来指点一二啊。
1、有人说阿波罗就是“挟雷霆万钧的第二宇宙速度以大无畏的精神冲进了大气层”，那感觉就跟流星撞地球差不多吧，我百度了“大气层能化解多大的陨石？”百度上的业余网友们无人能给出答案，反正在大气层的保护下亿万年来绝大多数的彗星撞地球都被灰烬了。
2、有人说阿波罗使用降落伞减速，我百度了“返回舱什么时候打开降落伞？”发现时当返回舱进入“距离地面十公里高度时打开主降落伞。”下面又百度了“大气层”，外大气层空气极为稀薄类似于真空状态，降落伞打开也没用，况且在第二宇宙速度的情况下能否打开还是一个问题。
3、“返回地球的航天器体积都很小，携带的那点燃料都只够进行姿态微调，不可能用反向喷射来减速，即使是美国航天飞机那样的大家伙都没法携带那么多的燃料，所以，目前人类返回地球的航天器都不可能利用反向火箭来减速。”
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平流层（stratosphere）
又称同温层。定义1：从对流层顶到约50公里高度的大气层。层内温度通常随高度的增加而递增。底部温度随高度变化不大。对流层是上冷下热的。在中纬度地区，平流层位于离地表10~50公里的高度，而在极地，此层则始于离地表8公里左右。
对流层上面，直到高于海平面50公里这一层，气流主要表现为水平方向运动，对流现象减弱，这一大气层叫做“平流层”，又称“同温层”。这里基本上没有水汽，晴朗无云，很少发生天气变化，适于飞机航行。在20~30公里高处，氧分子在紫外线作用下，形成臭氧层，像一道屏障保护着地球上的生物免受太阳紫外线及高能粒子的袭击。
中间层（Mesosphere）
自平流层顶到85公里之间的大气层。
电离层/暖热层
60公里以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态，电离层是部分电离的大气区域，完全电离的大气区域称磁层。也有人把整个电离的大气称为电离层，这样就把磁层看作电离层的一部分。最突出的特征是当太阳光照射时，太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收，因此温度升高，故称又暖层。散逸层在暖层之上，为带电粒子所组成。
除地球外，金星、火星和木星都有电离层。中间层以上，到离地球表面500公里，叫做“热层”。
外层（Exosphere）
又名散逸层，热层顶以上是外大气层，延伸至距地球表面1000公里处。这里的温度很高，可达数千度；大气已极其稀薄，其密度为海平面处的一亿亿分之一。外大气层也叫磁力层，它是大气层的最外层，是大气层向星际空间过渡的区域，外面没有什么明显的边界。在通常情况下，上部界限在地磁极附近较低，近磁赤道上空在向太阳一侧，约有9~10个地球半径高，在这里空气极其稀薄。
- 复 打破砂锅问到底吧
家园 明明已经有科普文章了，你还非抱着百度不放， 你直接说，我不信，不信，就是不信，不就得了，
- 复 打破砂锅问到底吧
家园 不用拿文科生来为自己的胡说八道辩解 社会科学也是科学，要讲逻辑。更重要的是要诚实，不能故意忽略对自己不利的证据。如果做不到这一点，什么科普都是白费力。秦火火之类的谣言贩子，你用科普的方法跟他斗，能斗的过吗？造谣动动嘴，辟谣跑断腿。这种人和这种言论，只能封杀，对不起你逼我的。还不要说什么言论自由。言论自由的特定含义是，政府不应该因为言论逮捕公民，不等于在任何社区随便说任何话不能被删除。更不等于别人不能骂你
你说阿波罗返回仓的外形没有钝面，我发了图片，你装没看见。现在还在说，阿波罗根本就没受热痕迹。互联网上那么多阿波罗的图片，你偏能挑出一张没烧蚀的，真是难为你了。转载和外链的科普文章，你又推脱说太长看不懂。被别人反复辩驳，实在无话可说了，竟然说自己是在钓鱼！我竟然无言以对了
本来就升力式再入的问题，我是想写一写的。因为确实大多数人概念混淆，而且现有的科普文章都没有明确讲这个问题。但是看到你上窜下跳的表演，我顿时心情很坏，因此从周末拖到了现在。