Нагрев космического аппарата в атмосфере происходит за счет трения

 


 

Все мы видели, как космические корабли совершают повторный вход в атмосферу Земли (так называемый re-entering). Это серьезное испытание для судна; как правило, его поверхность сильно разогревается. Многие из нас думают, что это из-за трения между кораблем и атмосферой, и в этом объяснении есть смысл: как бы корабль был окружен ничем, и вдруг начинает тереться об атмосферу с гигантской скоростью. Разумеется, все будет раскаляться.

 

По факту:

Трение о воздух, конечно, происходит, и при этом выделяется какое-то количество тепла, однако раскаляет обшивку спускаемого аппарата и заставляет пылать и взрываться летящие к земле болиды другой физический процесс, называемый аэродинамическим нагревом.
Как известно, впереди движущегося в газе со сверхзвуковой скоростью тела формируется ударная волна - тонкая переходная область, в которой происходит резкое, скачкообразное увеличение плотности, давления и скорости вещества. Естественно, при повышении давления газа он нагревается - резкое увеличение давления приводит к быстрому повышению температуры. Вторым фактором - это и есть собственно аэродинамический нагрев - становится торможение молекул газа в тонком слое, прилегающем непосредственно к поверхности движущегося объекта - энергия хаотичного движения молекул возрастает, и температура вновь растет. А уже горячий газ нагревает и само мчащееся на сверхзвуке тело, причем тепло переносится как с помощью теплопроводности, так и с помощью излучения. Правда излучение молекул газа начинает играть заметную роль при очень высоких скоростях, например, на 2-й космической.

 
09.03.2020

Заблуждения и мифы:    Наука      Распространенные заблуждения      
НОВЫЕ СТАТЬИ НА САЙТЕ