SpaceX的星艦進行了第三次發射試驗，吸引了全世界的眼球。盡管這次只有發射，沒有回收，但還是讓人類朝著低成本太空運輸，前進了一大步。也許星艦的下次試驗，你就能看到這枚超重型火箭的回收過程了。航天器回收所面臨的挑戰眾多，其中之一就是要戰勝其返回大氣層所產生的高溫。

比如2003年哥倫比亞號航天飛機失事，就是因為隔熱系統損壞，飛機被高溫穿透并解體。再比如，神舟飛船返回艙安全回到地面過程中，就像一顆閃亮的星星，其溫度可達約2000度。

至于為什么高溫就能看見光呢，并不在今天研究范圍內，不過也可總結一句話幫你理解：溫度升高后其發出的電磁波波長變短，到可見光的范圍就能被人看到。

所以，飛行器的回收過程，克服高溫就十分重要。今天我們暫不講用什么技術克服高溫，先說個更基礎的：這些高溫是怎么來的？我猜你的第一反應，很可能是空氣摩擦，摩擦生熱。包括很多新聞媒體在報道時，也常用摩擦生熱這個說法。

但從空氣動力學的角度看，這說法并不準確。

摩擦力的計算公式是這樣的，大小和相對速度的平方成正比。意味著速度越大摩擦力就越大，產生的熱量也就越多。

用流體仿真軟件AICFD計算一下，航天飛行器通常是超音速飛行，我們用3馬赫數的速度做示例。

計算后，從速度云圖可以看出，前方速度小，兩側速度大，按摩擦力公式，如果摩擦生熱為主導，那么兩側溫度應該更高。

而我們再看溫度云圖，卻是前方溫度更高。這點在相關材料中也得以佐證。那么就意味著除了摩擦這個生熱的原因外，還隱藏著另外更重要產熱因素，是什么呢？

“氣動加熱”，簡單解釋是固體在氣體中高速運動壓縮氣體后被加熱。說到氣動加熱，先看看這個，熟悉嗎？初中物理的空氣壓縮引火試驗。

封閉空間，內部就是常規的空氣，向內移動活塞，壓縮空氣，對其做功，空氣內能增加，溫度升高，棉花被點燃。

總結一下，就是壓縮氣體會使其溫度升高。但你可能會想，這和氣動加熱

有什么關系啊？氣動加熱是高速物體在敞開空間中運動，而這是低速活塞壓縮密閉空間。但你把思路打開，先把密閉空間變敞開，活塞向前，空氣會跑，肯定不會被壓縮對吧，這是因為壓力波會通知前方空氣，讓其為活塞讓路。但壓力波傳播速度是聲速，如果活塞運動的速度接近甚至超過聲速呢，壓力波根本就來不及通知前方空氣。所以，空氣分子就都擠在一起，就這樣在開放的空間被壓縮了，進而空氣溫度升高，溫度計算公式是這樣的，飛行器你可以理解成就是個高速運動的活塞。

按照這公式，以音速運動，也就是1馬赫，被壓縮的空氣溫度將變為原來的1.2倍。5

而高溫空氣再通過輻射，將熱量傳給飛行器。飛船返回艙穿過大氣層時，速度能達到8km/s。即便粗略按地表音速算，也達到了23個馬赫。飛行器前方迎風面能達到2000度也就可以理解了。

氣動壓縮離不開高速運動，常見的就是在航天領域，但帶來的卻是負面影響，增加了航天器回收的難度。

但是，氣動加熱也有點兒好的方面，而且很浪漫。夜晚，望向星空，發現顆顆流星劃過，戀人們雙手合十虔誠許愿。

而我，只希望氣動加熱一定要給力，趁落地前把隕石燒干凈，千萬別砸到我。好了，本期就到這了~下期見！拜拜~