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近日，神舟十八号顺利返航。三名宇航员都平安抵达了自己的故乡，让不少人悬着的心都放了下来。
不过，看着返航后神舟十八号后几乎烧焦的舱体，让人不禁怀疑，这和发射时那个洁白如新的飞船，是同一艘飞船吗？为什么神舟十八号返回时外壳会被烧黑成这种状态？发射时又是为什么不会被烧黑呢？
天火焚烧的返回舱要想弄清楚神舟十八号为何会被烧的如此焦黑，就必须先明白它是如何返回地球的。其实环绕地球的物体，都必须有一个额定速度。保持这个速度后，在地球的引力作用下，神州十八号就能按照这个速度绕地球做环绕速度。
如果要提升到更高的轨道，就必须要增大自己的速度；反之要做到降低自己的轨道，就需要减缓自己的轨道。神舟十八号要想从太空中返回地球，首先要做到的，就是在太空轨道上减速。
而随着速度降低，神舟十八号被地球重力重新捕获，便开始向地球下坠，也就开始了返回过程。可别小看这个下坠的过程难度，由于地球是不断转动的，且自转速度十分快，要想做到精确着陆到指定地点，其背后是复杂且庞大的计算。
而即便减速了，神舟十八号在返回过程中仍然具有巨大的速度。以初入大气层时为例，此时的的神舟十八号下落速度和第一宇宙速度近似，也即7.9km/s。
众所周知，物体在与另一个物体接触，并发生摩擦时，将会产生热能。可别看神舟十八号返回的途中都是空无一物的天空，要知道，在地球上可是有一种东西无处不在的，那就是空气。在速度足够大的时候，空气也会形成一种巨大的阻力。
在神舟十八号和空气接触并减速的时候，高速之下和空气摩擦，产生了大量的热能，这种热能便是导致其外壳焦黑的主要原因。不仅如此，高速甚至能导致空气中的部分分子离子化，进而形成肉眼可见的火光。
可以说，神舟十八号的外壳之所以会如此焦黑，是因为它确确实实的从天火中走了一遭！焦黑的外壳都是在空气的摩擦之下，高温所导致的船体表面焦灼。
不过这又有新的问题了，神舟十八号返回时的速度，是要慢于发射时候的速度的，那为什么发射时的神舟十八号舱体，几乎保持了洁净如新呢？
这就要让我们来看看神舟十八号的发射过程了。与大部分载人航天飞船发射过程一样，神舟十八号的发射中也采用了分体式运载火箭的设计。也即在发射过程中，火箭会逐级分离，并在到达指定高度后，在让神舟十八号进入轨道航行。
这就意味着，其实在上升过程中，神舟十八号并没有直接暴露在大气层中，而是在多级火箭助推器的保护之下。而在返回过程中，神舟十八号是直接与空气接触到，这也使得与空气有了更多的摩擦。
还有一个非常重要的原因，那就是因为在神舟十八号，上升过程中，速度确实远大于返回过程，单位时间内摩擦产生的热量确实更大。
但是由于其上升速度过快，与空气摩擦的时间其实非常短暂。加之极快的速度进入真空的宇宙地带，那么与空气的摩擦也将不再继续，故而其产生热量的时间更短，对船体的灼烧程度也就没那么明显了。
返回舱背后的科学奇迹可别看宇宙飞船的返回过程看起来这么轻松简单，但是其背后所蕴含的技术，不管是哪一项都需要各行各业的人才汇聚在一起，才能实现的。
就拿返回地点计算来说吧，别看我们这次神舟十八号和往常一样，顺利的到达了东风着落场，但是在这背后也是无数科学家付出了无数努力，才能达成的结果。
因为地球是不断运转的，且速度极高，达到了每小时1667公里。宇宙飞船要从环绕轨道减速落入地球，就意味着其下落的横向速度与地球自转速度的差值，要到达一个恰到好处的区间，这样才能保证刚好准确地着陆在预定地点。
然而光有计算还是不够的，因为计算出来的结果，还需要考虑到地球上的风力以及不同地区重力的影响。这些影响在地球自转和飞船高速下落两个庞大的数字面前，将会被无限的放大。
让飞船准确的下落到着陆场，这背后复杂的计算展现了这个国家超级计算机的水平，而整合气候、地理等多方面因素的影响，又体现了这个国家科学体系建设的完善。
前文也提到了，飞船在返回过程中会剧烈放热。据计算，在神舟飞船返回地球的途中，由于与空气剧烈摩擦，其外部温度足以到达1000摄氏度以上！这种高温甚至能融化人造飞行器的大多数部件。各国报废卫星的一个手段，就是让他们在下落大气层的过程中被焚烧殆尽。
这种高温如果直接作用到生物身上，那么将没有一个生物能在此高温下幸免。因而如何在返回过程中保证宇航员的生命安全，成为了宇宙飞船在设计之初就必须考虑的问题。
我国的神舟系列飞船在设计的时候，其返回舱舱体都采用了一种特殊的耐燃阻燃隔热材料。即便舱外温度高达1000摄氏度以上，舱体内部温度都不会超过30摄氏度。
而除了采用特殊隔热材料外，神舟十八号还有一个降温绝招，那就是通过泄漏一部分冷凝水，形成一层蒸汽薄膜，进而隔绝高温的目的。这是因为液态水在短时间遇到高温时，会立刻形成一片致密的水蒸气膜，进而阻拦膜内温度进一步上升。
可以说在保护返回舱内的宇航员上，又集成了我国最尖端的材料学和物理学设计。而返回舱如何减速，也是一个大问题。
根据动能公式计算，重量数吨、进入大气层速度远超音速的神舟十八号，如果未经减速撞击到地面，其产生的威力将不会亚于任何一枚现代航空炸弹。别说是返回舱内的宇航员了，就算是其着落地点都会经历一场灾难。
为了让返回舱以安全的速度抵达地面，我们的科学家和设计师做了多方面的准备。首先是在飞船的造型设计上。在上升过程中，飞船的整体形状成流线型，这样的结构整体上能减少空气阻力，进而有助于飞船快速上升。
而在返回过程中，飞船将以较大的下端进入大气层，加大与空气的接触面积，这样使得在与空气的摩擦过程中，飞船会损失更多的动能，进而达到了减速的目的。
而除了通过造型结构减速外，为了保障下落过程中飞船不发生旋转，返回舱还设有多个姿态控制喷口。这些喷口能够通过喷出气体，使得飞船在返回途中能微调自身姿态，以更好的保证减速过程顺利。
而到了离地面最后一段距离，飞船将打开准备好的降落伞，完成最终减速，并顺利返回地面。自神舟五号以来，我国载人航天飞船返回从未有过任何失利，这足以证明了我国在航天领域，足以称的上是世界一流水平。
艰难的载人航空返回史不过我国航空事业能如此迅速的发展，除开我国航天工作人员的不断努力外，更是因为我们站在了巨人的肩膀之上。在我国宇航员顺利返回的背后，也浓缩了人类的宇宙飞船返回史。
在最初的人类航空探索阶段，加加林在从太空返回地球的时候就向苏联航空局表示，自己感受到了难以忍受的高温。
不过当时苏联航空局并没有加以重视，他们只是觉得航天器的材料和宇航服还有改进的空间，并没有考虑到潜在的燃烧危险。
1967年，苏联宇航员科马洛夫，成为了人类史上第一名遇难的航天员。 而造成他牺牲的根本原因，就是在其返回过程中，高温透过返回舱的外壳，熔断了其降落伞的绳索结构，导致降落伞无法正常打开。
在着落的剧烈冲击之中，科马洛夫的躯体随着着落舱化为了无数碎片。而即便是进入了21世纪，因为返回而牺牲的宇航员依然存在。
在2003年，NASA的哥伦比亚号航天飞机在完成任务返回地球的途中，因为错误的计算了当地的大气压强，导致飞船外壳开裂，高温气体涌入舱室内，导致宇航员气化死亡。
我国神舟飞船有着如此高的安全系数，除了我国科研人员的努力之外，更离不开这些牺牲在人类航空道路上的先驱。如果没有他们用生命为我们验证了道路的方向，或许我们的航空之路还将更为忐忑。
结语神舟十八号的顺利返回，其背后不仅蕴含着许多有趣的科学知识，更是浓缩了我国科研实力的集大成所在。航空事业是人类共同的梦想，未来我国注定会到达更远的天空，进而与世界分享这份属于全人类的果实。
参考资料：
神舟十八号安全返航！返航时外部被烧得黑不溜秋，为何发射时不会 来源： 大象新闻
神舟十八号安全返航！返航时外部被烧得黑不溜秋，为何发射时不会 来源：莉敏聊情感
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