太空飛船從東經102度、北緯28.8度的距離地球4千公裡的繞地軌道左邊點開始向下降落,其實太空飛船本身具有大功率核動力發動機,根本無需準確選擇繞地軌道位置進行降落,它在降落過程中,可以自行的調整飛行軌跡,然後向著目的地準確降落。但是李愛牛卻想要來個完美的準確性降落,選擇了開始點,也就是有了最後的降落點,不需要太空一號飛船在降落過程中再進行調整降落目標了。
太空一號飛船的自由降落有些像返回的航天器自由降落一樣,不過那些航天器攜帶的動力不足,還有受到空氣壓力的影響,往往會和預定的降落目標點有著很大的偏差,但是太空一號飛船有著強大的核動力發動機,因此它可以通過飛行調整來準確的選擇降落地點。
地球的大氣層的外圍高度約為1千公裡,不過算上稀薄的氣流層往上還會有0.7千公裡左右,因此李愛牛想讓太空一號飛船在從4千公裡的高空自由落體到1.7千公裡處,然後再開動太空一號飛船的核動力發動機,讓它在1千公裡外的大氣層上空停住。
自由落體,首先我們想到了跳傘,不過跳傘都是在近地面的大氣上空進行的,一個不打開降落傘的人,他的自由落體速度不會無限的增加,因為自由落體的速度增加,空氣對落體的阻力也逐漸增加,因而隨著自由落體運動速度受到的重力等於它所受到的阻力時,落體將最終勻速降落,這個最高速度被稱為自由落體最終速度。通過模型人體自由落體實驗發現,模型人體不打開降落傘自由落體的終端速度約為40—50米/秒;而模型人體在自由落體時候打開了降落傘,通常在空氣中的終端速度約為4—6米/秒。
跳傘的自由落體有著終端速度,因為這是在空氣中,太空一號飛船可是在4.0—1.7千公裡外的高空,那裡根本就沒有大氣層,當然就不會有空氣的阻力,因此這時候的太空一號飛船在自由落體運動時,它的降落速度會不停的增加。
當太空一號飛船做自由落體下落之前,李愛牛就是已經把太空一號飛船的上下顛倒過來,因此太空一號飛船是上部向下自由降落的。
太空一號飛船無論向下降落,還是它往上飛行,其實從太空一號飛船內部來看,它都是向前飛行的。
當太空一號飛船向下降落一秒以後,它就是處於失重狀態了,因為自由落體的物體的內部空間是失重的。就在此前半分鍾,隨著太空一號飛船的減速停下來,飛船內艙的所有人從超重狀態—失重狀態—重力狀態,這三個重力狀態全部感受了個遍。當太空一號飛船瞬間停止的時候,他們仿佛感受到了來自地球的重力,然而隨著太空一號飛船的再次自由落體降落,又讓內艙裡面的人感受到了失重的狀態。
自由落體速度是9.8m/s2,自由落體的瞬時速度的計算公式為:v=gt,位移的計算公式為:△s=1/2gt2。太空一號飛船從4.0千公裡自由落體降落到1.7千公裡,這時候太空一號飛船自由落體時間和瞬時就出來了。下落高度:h=1/2gt2,由公式可得,2.37千公裡=1/2×9.8t2,因此用時t=685秒;而此時的瞬間的下落速度v=9.8×685=6.7千米/秒。
太空一號飛船從地球上空4千公裡自由落體來到了1.7千公裡的大氣層外層,一共用時了685秒,也就是不到12分鍾時間。這時候太空一號飛船的下落速度達到了6.7千米/秒,不過還沒有達到7.9千米/秒的第一宇宙速度,同樣也沒有從月球返航回來的12千米/秒速度快。
太空一號飛船到達了距離1.7千公裡的上空,恰好就是稀薄大氣層的邊緣,不過李愛牛卻開啟了核動力發動機,當太空一號飛船繼續向下飛行了一段距離,太空一號飛船通過調整了飛行的姿態,也就是太空一號飛船的頭部重新翻轉到了上面。
隨著太空一號飛船的飛行姿態調整,核動力發動機的推動力立刻變成了向下降落的阻力,於是太空一號飛船緩緩的減速下來。當太空一號飛船來到了地球上空1千公裡的位置,太空飛船剛好停住了。
李愛牛沒有讓太空一號飛船繼續自由落體下落是有原因的,因為在地球上空800—1000公裡的范圍,這是地球衛星繞地軌道的區域,如果任由太空飛船自由落體下落,那麽太空一號飛船很有可能會和繞地軌道飛行的衛星發生碰撞。
在太空一號飛船停止了下來,李愛牛就試著減小核動力發動機的向上推力,他讓太空飛船按著30米/秒的速度向下降落。
太空一號飛船35米/秒的下落速度,這個下落速度和物體在空氣中的自由落體速度相接近,物體在空氣中的自由落體速度大致在40—50米/秒。太空飛船保持著這樣的下落速度,就能夠躲避繞地衛星,同樣在往下的大氣層,還能躲避著其他的飛行器。
太空一號飛船以35米/秒均衡的速度向地面落下去,李愛牛看了一下儀表盤上的位置坐標:東經102度、北緯28.8度。
太空一號飛船下落的軌跡沒有發生偏移,雖然經過了姿態的調整,不過這細小的誤差,太空飛船很快就能自動調節好。
太空一號飛船經過了衛星繞地軌道,然後依次下落到不同的大氣層中,這時候李愛牛利用太空一號飛船的低速下落,他開始對不同大氣層的氣壓、溫度等數據進行觀測,同時準確測量著不同的大氣層的厚度,這對地球的氣象和未來的環保大氣會起到重要的運用。
大氣層又稱地球的大氣圈,它就是像地球外衣一般包裹著地球,因為地球重力原因讓它圍繞著在地球的外圍。地球的大氣層對地球起著至關重要的作用,它讓地球表面有了適宜的溫度和壓力,同時可以防止紫外線等宇宙離子的輻射,還能帶來風雨自然的天氣。整個大氣層從下到上大氣層可以分為五層:對流層、平流層、中間層、熱層和散逸層。每一層大氣層都有著它的作用,熱層的電離層能夠反射無線電波,可以實現在地球上的遠距離無線電通訊;平流層的臭氧層可以吸收紫外線,避免和減少紫外線對地表生物造成的傷害,同時平流層的大氣以水平運動為主,沒有風雨雷電天氣,因此平流層又非常適合飛機的飛行;對流層是地球地表以上大氣層的第一層,對流層大氣對流運動顯著,冰霜雨雪等天氣現象都是發生在對流層,同時對流層之中,隨著高度的升高,溫度和氣壓會變得降低。