第一颗返回地球的人造卫星返回时面临诸多技术难题,这些难题的解决为后续航天发展奠定了基础。下面具体探讨其面临的技术挑战。
热防护挑战
卫星以极高速度进入地球大气层时,与大气剧烈摩擦会产生极高温度。例如,可能使卫星表面温度达到数千摄氏度。若没有有效的热防护措施,卫星结构会被高温熔化、烧毁,导致任务失败。当时科学家需研发特殊的热防护材料和结构,如烧蚀材料,通过材料的烧蚀带走热量,保护卫星内部设备。
姿态控制挑战
在返回过程中,卫星必须保持正确的姿态。如果姿态失控,可能导致卫星在大气层中翻滚,产生额外的热应力和空气动力,使卫星偏离预定轨道甚至解体。这需要精确的姿态控制系统,能根据卫星的位置、速度等信息实时调整姿态。例如,利用喷气推进器产生小推力来纠正姿态偏差。
降落减速挑战
卫星返回时速度极快,在接近地面时必须大幅减速。否则,强大的冲击力会使卫星严重受损。当时主要采用降落伞等方式进行减速。但设计合适的降落伞系统并不容易,要考虑卫星的重量、形状、降落速度等因素,确保在不同的大气条件下都能有效减速。