7月15日，天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船順利發(fā)射，向中國(guó)空間站送去了幾噸重要物資。這些物資將為正在執(zhí)行任務(wù)的神舟二十號(hào)航天員和即將進(jìn)行的神舟二十一號(hào)任務(wù)提供必要支持。除了食物、水、衣物等航天員的日常用品外，天舟九號(hào)還搭載了大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷以及推進(jìn)劑。正是這些推進(jìn)劑，確保了空間站能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)需要調(diào)整軌道時(shí)，補(bǔ)給飛船提供的燃料將支持空間站發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和飛行軌道的提升，確保空間站不掉出軌道。

很多航天愛好者可能曾目睹過(guò)飛船發(fā)射的壯麗場(chǎng)景。當(dāng)火箭點(diǎn)燃后，強(qiáng)大的推力將飛船緩慢推向上空，逐步加速，最終進(jìn)入預(yù)定軌道。但你是否注意到，在升空過(guò)程中，飛船并沒有劇烈燃燒，而是平穩(wěn)地穿越地球大氣層，只有在返回地球時(shí)才會(huì)發(fā)生劇烈的燃燒現(xiàn)象。那么，為什么飛船在升空時(shí)不會(huì)燃燒，而回地球時(shí)卻劇烈燃燒呢？

這個(gè)現(xiàn)象的原因在于，飛船發(fā)射時(shí)速度較慢。盡管火箭剛開始起飛時(shí)穿越了地球的大氣層，而空氣密度在地面最為濃密，但由于飛行速度慢，氣動(dòng)加熱效應(yīng)并不明顯。因此，即便飛船上升至幾十公里高空，空氣密度減少，氣動(dòng)加熱效應(yīng)也并不強(qiáng)烈，飛船溫度上升的幅度也很小。當(dāng)飛船突破卡門線進(jìn)入外太空時(shí)，由于幾乎沒有空氣，氣動(dòng)加熱效應(yīng)完全消失，溫度自然不會(huì)升高到能引起燃燒的程度。

然而，飛船返回地球時(shí)情況完全不同。飛船進(jìn)入地球大氣層的速度極快，通常接近7.9公里每秒——接近地球第一宇宙速度。初期，由于空氣密度較低，速度衰減不明顯。但隨著飛行高度逐漸降低，空氣密度不斷增加，氣動(dòng)加熱效應(yīng)逐漸加強(qiáng)。大約在距離地面80公里時(shí)，飛船外部溫度急劇上升，達(dá)到了1000℃左右。此時(shí)，飛船就像被熊熊烈火包圍，表面出現(xiàn)劇烈燃燒現(xiàn)象。

例如，天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船就在7月9日受控再入地球大氣層時(shí)，經(jīng)歷了類似的燃燒過(guò)程。天舟八號(hào)飛船幾乎完全燃燒，絕大部分零部件在進(jìn)入大氣層后迅速化為灰燼，只有極少數(shù)殘骸未能完全燃燒，最終掉入大海。

航天器返回地球時(shí)的劇烈燃燒是不可避免的，因?yàn)轱w船以極快的速度進(jìn)入大氣層，動(dòng)能巨大。重返地球過(guò)程中，飛船必須將這些動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，這就是為何飛船會(huì)在大氣層中發(fā)生劇烈的燃燒現(xiàn)象。

在今年6月，關(guān)于馬斯克的星鏈衛(wèi)星大量墜落地球的消息成為熱議話題。自2020年以來(lái)，星鏈衛(wèi)星已多次墜入地球。2020年有2顆，2021年多達(dá)78顆，2022年為99顆，2023年88顆，而2024年預(yù)計(jì)將達(dá)到316顆，這意味著幾乎每天都有一顆衛(wèi)星掉落，2025年1月，預(yù)計(jì)超過(guò)120顆衛(wèi)星墜落。盡管衛(wèi)星數(shù)量龐大，但我們鮮少聽到衛(wèi)星墜落對(duì)人類生活造成危害的報(bào)道，這是因?yàn)樾l(wèi)星在墜落過(guò)程中幾乎完全燃燒，絕大部分零部件都在大氣層中化為灰燼。只有少數(shù)殘骸因未能完全燒盡，才會(huì)落地。

例如，在2024年8月，曾有一塊重達(dá)2.5公斤的星鏈衛(wèi)星殘骸從天而降，掉落在加拿大薩斯喀徹溫省的一處農(nóng)場(chǎng)，成為迄今為止唯一經(jīng)證實(shí)未燒毀的衛(wèi)星殘骸案例。這類情況極為罕見，畢竟地球表面大約71%是水域，陸地面積相對(duì)較小，而且陸地上許多地方都是無(wú)人區(qū)，如沙漠和戈壁灘。因此，衛(wèi)星殘骸大多會(huì)掉入這些無(wú)人區(qū)，而不會(huì)造成對(duì)人類的直接威脅。

這些航天器在重返地球過(guò)程中經(jīng)歷劇烈燃燒，實(shí)際上也帶來(lái)了不少好處。若回顧幾十年前，我們?cè)l(fā)射過(guò)不少衛(wèi)星，這些衛(wèi)星早已進(jìn)入報(bào)廢狀態(tài)，許多殘骸仍在軌道上漂浮，處于失控狀態(tài)。它們像隕石一樣，隨時(shí)都有可能墜落到地球的某個(gè)地方。如果這些廢棄的衛(wèi)星殘骸沒有燃燒過(guò)程，而是完整地掉到地面，那將會(huì)帶來(lái)巨大的安全隱患。考慮到一些衛(wèi)星的殘骸重量可達(dá)幾噸，它們直接墜落會(huì)對(duì)地面造成極大的破壞。幸運(yùn)的是，地球擁有濃厚的大氣層，它們?cè)谥胤荡髿鈱拥倪^(guò)程中會(huì)燃燒殆盡，絕大部分殘骸化為灰燼，從而大大降低了潛在的危險(xiǎn)。

如果地球沒有大氣層，這些航天器就不會(huì)經(jīng)歷劇烈燃燒的過(guò)程了。當(dāng)然，在沒有空氣的環(huán)境下，它們可能也不會(huì)墜落地球。就像在月球軌道上，月球沒有大氣層，衛(wèi)星如果保持第一宇宙速度，將無(wú)法掉到月球表面。地球的大氣層是導(dǎo)致這些衛(wèi)星加速墜落的根本原因，它使得近地軌道的空氣密度逐漸增加，產(chǎn)生空氣阻力，導(dǎo)致衛(wèi)星的速度逐漸衰減，最終墜向地面。而最近的太陽(yáng)活動(dòng)增強(qiáng)，使得地球大氣膨脹，增加了空氣阻力，加速了星鏈衛(wèi)星的墜落。

如今，天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船已成功發(fā)射升空，將為中國(guó)空間站補(bǔ)給更多物資。預(yù)計(jì)在今年下半年，中國(guó)還將擇機(jī)發(fā)射神舟二十一號(hào)飛船，計(jì)劃在10月下旬左右進(jìn)行發(fā)射。雖然距離發(fā)射還有幾個(gè)月的時(shí)間，但神舟二十一號(hào)飛船已經(jīng)在發(fā)射場(chǎng)待命，隨時(shí)具備快速發(fā)射的條件。