當宇宙飛船返回地球時，為何要不惜燃燒的代價來高速穿過大氣層？

當宇宙飛船返回地球時，總是以極高的速度穿過大氣層，像流星一樣划過天際，直到快要接近地面的時候，才打開減速傘慢慢地降落。不得不說，雖然這種返回地球的方式很帥，但是卻存在著很大的風險，事實上也是如此，例如在2003年2月1日，「哥倫比亞」號太空梭就在以這種方式返回地球時因為高溫而解體。

這不禁讓人疑惑，當宇宙飛船返回地球時，為何要不惜燃燒的代價來高速穿過大氣層？其實答案很簡單，下面我們就來一起了解一下，為什麼返回地球的宇宙飛船不能慢慢地降落。

大家都知道，地球的強大引力將我們牢牢地束縛在地球表面，如果要克服地球的引力，就必須要達到一定的初始速度，具體是多少呢？科學家早已計算出了答案：在地球的表面，當一個物體的初始速度達到每秒鐘7.9公裡時，這個物體就可以圍繞著地球轉圈而不會掉下來，這被稱為「第一宇宙速度」，而當初始速度達到每秒鐘11.2公裡時，這個物體就可以掙脫地球的引力束縛，進而飛往太空深處，這被稱為「第二宇宙速度」。

為了更直觀地感受到這種速度有多快，我們不妨將它們的時間單位換算成小時，即第一宇宙速度為每小時28440公裡，第二宇宙速度則為每小時40320公裡。可以看到，這種速度相當的驚人，顯而易見的是，當宇宙飛船返回地球時，也會具備同樣的速度，那麼問題就來了，對於速度如此高的宇宙飛船，我們應該怎麼讓它慢慢地降落呢？

相信大家首先考慮就是利用減速傘，但問題是以我們人類現有的科技水平，似乎無法製造出能夠承受如此高速的減速傘，可以想像的是，當宇宙飛船返回地球時，不管什麼樣的減速傘只要一打開，馬上就會被巨大的空氣阻力撕成碎片。

退一步講，即使是我們能夠製造出如此高強度的減速傘，也會面臨著極度高溫的考驗。當宇宙飛船高速穿過大氣層時，會劇烈地壓縮前方的空氣，從而導致高溫的產生，其溫度通常可達到1000攝氏度以上，而如果我們使用減速傘的話，那麼被壓縮的空氣將會在瞬間成倍地增加，隨之而來的就是更加高的溫度，從而使減速傘在劇烈的燃燒中化為灰燼。

所以說在我們還沒有能力製造出集耐高溫與高強度於一身的減速傘之前，用這種方法使宇宙飛船慢慢地降落是行不通的。那麼我們能不能利用火箭發動機的反推力將返回地球的宇宙飛船慢慢減速呢？

理論上來講，這種方法是可行的，但問題是火箭發動機的反推力是需要燃料的，而要使速度如此高的宇宙飛船減速，更是需要大量的燃料。也就是說，如果我們要採用這種方法，就必須要求宇宙飛船在升空時額外攜帶大量的燃料，然而以我們現在的相對「原始」的以化石燃料為基礎的運載能力，要將這些額外的燃燒送上太空，是需要消耗超級多的燃料的，這根本就不現實。

因此在我們擁有更加強大的動力之前，這種依靠反推力的方法也是行不通的。於是我們就只能利用大氣層的阻力來為宇宙飛船減速了，我們不惜燃燒的代價來高速穿過大氣層，其實是不得已而為之，因為我們根本就沒有能力讓宇宙飛船慢慢地降落。

目前我們讓宇宙飛船返回地球的方式大致可分為三種，分別是「彈道式」、「滑翔式」以及「跳躍式」。簡單地講，「彈道式」就是讓宇宙飛船直接往下掉，當空氣的阻力使其降到合適的速度後，再打開減速傘或反推裝置使其平安落地。

「滑翔式」是利用空氣的上升力使進入大氣層的宇宙飛船像滑翔機那樣一邊飛行一邊下降，這樣就延長了減速的時間，使得宇宙飛船的降落更加精準，同時也讓其中的太空人不必承受太大的衝擊。

而對於那些速度極高的宇宙飛船（比如說從月球歸來的宇宙飛船），則需要採用「跳躍式」，採用這種方式的宇宙飛船會以一個很小的角度進入大氣層，在經過大氣層短暫的減速過程之後，又利用空氣的上升力離開大氣層，然後再一次進入大氣層，如此反覆，就像「打水漂」一樣，直到宇宙飛船的速度下降到合適的水平。

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