技不如人?为何我国返回舱着陆后一身焦黑,印度返回舱却非常干净

2024年04月27日16:25:18 军事 1714

技不如人?为何我国返回舱着陆后一身焦黑,印度返回舱却非常干净 - 天天要闻

主要信源:

中国青年网 《神十六“黑科技”:返回舱舷窗涂层可以自清洁》2023.5.31

光明网《印度总理莫迪:2040年载人登月,2035年建空间站》2023.10.19

前言

去年10月31日,神舟十六号载人返回舱顺利在东风着陆场着陆。

不过有细心的网友发现,神十六返回舱外表被烧的“焦黑”,而印度“加甘扬计划”的返回舱却表面却干干净净。

为什么会出现这种情况?难道是我们技不如人?

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神十六返回舱焦黑

神舟十六号作为我国的载人航天工程的第十六艘飞船,在2023年5月30日,通过长征二号F遥十六运载火箭酒泉卫星发射中心发射升空。

三位航天员状态良好,发射也取得圆满成功。空间站中完成了各种科学实验和任务后,10月31日返回地球,并且顺利在我国东风着陆场着陆。

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通过现场播和现场记者的返图,可以看出神十六返回舱表面,但是有一大半都是“焦黑”的颜色。

不仅如此,我国历代神舟系列的返回舱都有不同程度“焦黑”。

主要是我国空间站距离地面的高度达到400公里,因此返回舱返回时会通过大气层,就会产生剧烈摩擦。

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听起来像是,直接“往下跳”就行了。

但实际上,返回着陆难度不亚于发射升空。

正所谓“上山容易,下山难”虽然发射难度很高,但是返回着陆其实更加凶险。

载人航天飞常准备返回地球时,要做好非常充足的准备。

首先,神舟十六号需要先和中国空间站进行分离操作,但是这个分离并不是随便就可以分离的。

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这时,返回舱就要针对飞行姿态进行调整了,须保证再入角小于3°到8°之间。

而这个再入角度数就是返回的关键,是返回舱返回大气层的时候,和再入点处速度方向与地平面要形成夹角。

这样可以最大程度保证返回舱不会因为过热而受到损坏,因为把再入角保持在这个区间内,返回舱就可以以一个“相对安全”的环境下进行着陆。

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如果再入角度存在偏差,比如大了点,就会让返回舱遇到更快比那花的大气密度,从而导致与大气层和空气阻力造成的摩擦更大,对返回舱的要求会更加高。

因此,如果不找再入角进行返回,很可能就会处于更危险的情况之下。

可以说,从太空返回地球的难度十分能凶险,尤其是在进入大气层之后。

返回舱找好角度和飞行姿态后,会与大气层和空气阻力发生强烈的摩擦,摩擦就意味着高温问题。

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就像一颗陨石,从太空进入地球,可能一块很大的陨石,因为受到大气层影响,可能还没到地球表面,就已经“消失”了。

因此,对返回舱的材料要求就特别高的。

在进入大气层之后,返回舱受到地球引力影响,速度会达到每秒钟8-11公里。

这时,返回舱的温度至少已经达到了2000摄氏度,所以说即使再高强度材料,也会因为和大气层的摩擦出现“焦黑”。

不过,印度在航天上没有中国强,但是在返回舱返回时,却没有出现“焦黑”的情况。

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这究竟是为何?

印度返回舱干净如新

印度作为目前发展速度很快的国家,同时也是一个大国,也一直拥有一个航天梦!

于是在2023年10月21日,印度就在进行了一次发射任务。

这次任务主要目标是,测试载人飞船乘员逃逸系统的有效性,也就是试一试印度航天的返回舱好使不好使。

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虽然,印度的胆子一向很大!

不过,毕竟这是航天工程印度可是在今年打算把三名航天员送到高度400公里的地球轨道上停留三天。

但是必要的有效性试验还是要做的,毕竟培养一个航天员并不容易。

于是这次在10月21日,印度就成功完成这个“加甘扬”载人航天任务一次关键性测试,成功向太空发射一艘不载人的飞行器。

并且在达到预定目标之后,返回舱成功和火箭进行分离,并且成功返回地球。

不过让人意想不到是,印度的返回舱居然跟新的一样,难道是因为落到海里洗干净了?

从印度媒体图片上来看,印度返回舱的LOGO都跟新的一样!

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好家伙,印度这是掌握了外星科技吗?

不知道以为是把飞船送到太空,来了一个“飞船SPA”一样。

但是在看了印度这次的计划流程才发现,难怪如此!

这次印度“试验”任务,原本定在印度时间的8点整进行发射。

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但是因为当时天气原因,推迟到了8点30分,之后又找了个理由推迟到了45分。

终于可以发射了!

你猜怎么着?点完火又熄火了,还好没爆炸!

印度航天局说是计算机出现了问题,之后经过了一个多小时的调试,终于在10点发射了。

说实话,这还只是一次测试试验,真为今年要进入太空的三名印度航天员担忧啊!

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这次火箭确实是顺利升空了!飞得很高!

距离地球已经“高达17公里高空”,火箭和返回舱顺利分离!

返回舱也成功打开了降落伞,并且成功落入孟加拉湾

印度航天局马上发文,圆满成功!

由此得知17公里的高空!也就是17000米,说实话战斗机飞的都比这高!

原因也算是找到了,这次印度试验,根本就没有进入太空之中,也没有经历和大气层的摩擦,所以也根本不会发黑!

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你就说是不是从天上掉下来的吧!

并且这个返回舱下落速度只有2500米每秒甚至还没高超音速导弹飞的快!

不过这次,印度试验也是为了测试载人飞船乘员逃逸系统的有效性因此只飞这么高也可以理解。

所以,印度返回舱才看着和新的一样!

不过造成神十六返回舱焦黑的原因,其实也不全是大气层摩擦的原因!

因为仅凭黑或者不黑是没法直观判断出技术高低的,而且从某种程度上来说,我国返回舱会发黑,反而是优秀的代表。

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这是怎么回事,黑反而更好了?

返回舱黑代表“优秀”

和印度实验相比,我国神十六是从400公里高空坠入地球的。

而且坠入地球,突破大气层的速度可以达到10.9公里每秒,但是和大气层摩擦的造成“焦黑”的原因,还和我国航天使用的材料有一定关系。

神十六使用的材料是一种新型合金材料和轻质碳基微烧蚀材料。

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这个材料有一个特点,就是返回舱表面温度越高,那么就会越“焦黑”。

因为返回舱表面温度最高可以到3000摄氏度,外壳也会燃烧起火焰,宛如流星砸向地球一般。

如果是一般的材质,可能早就被燃烧成灰烬了,但是我国这种特殊的航天材料,即使和大气层摩擦,也只是会在表面留下“碳化”的痕迹。

这就是我国科研团队研制新一代的航天材料的威力,一种低密度烧蚀防热材料。

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这个材料特点就是,表面越黑,那么就证明表面吸热能力越好,而舱内的温度也就会越低。

即使外面,燃起熊熊火焰,舱内的温度也不会超过30摄氏度。

因此这种特殊材质,在我国载人航天工程中,做出巨大的贡献。

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其实中国航天实力还远不止这么,我国的航天实力到底有多牛?

中国航天到底有多牛

除了面对高达1000-3000摄氏度的高温考验,选择了先进的烧蚀材料和隔热技术,而且通过多年的研究,我国在防热材料上水平在全球都很领先。

而且还突破了“黑障”!

和印度发射任务不同的是,我国因为是从400公里的空间站返回地球的。

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因此除了在经过大气层时候产生极高的温度,并且还会产生“黑障”现象。

那就是因为冲入大气层时,气体分子会和返回舱表面烧灼材料发生“电离”的问题。

一旦电离发生,那么这些电离在高温情况下,就会向包包子一样,把整个返回舱给围起来。

就像是一个特殊“保护罩”一样。

不过这个东西可不是会保护航天员的安全,不仅不会保护,还会影响返回舱和地面的通讯。

因为这个“保护罩”把返回舱包裹住之后,就会形成“等离子体鞘套”,它会严重影响电磁波吸收和衰减。

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因此当等离子体鞘套存在,返回舱就会进入“黑障”状态,这就会导致飞船和地面通信发生异常中断。

也会让地面通信无法捕捉到返回舱的状态,而这个过程就称为“黑障现象”。

但是,经过我国科学家的不断努力,神十六返回舱上就很大程度上解决了黑障现象带来的影响。

其中,敦煌测控区指挥长曾强表示过:

“目前我们在雷达和光学这两个方面,都获得巨大的提升,目前已经完成了突破黑障区的方法”。

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因此,返回舱顺利通过黑障区之后,地面指挥中心就可以之间捕捉到返回舱具体位置,甚至还可以拍摄到返回舱的高清图像。

所以,我国不仅是在航天防热的材料获得领先,在突破黑障的通讯技术上也比之前获得巨大提升。

目前,我国最新型防热材料不仅可以做到重量很轻,还是做到有效容积也要比美国火箭还要大。

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能够以很小的尺寸和重量,就解决我国载人航天隔热上的问题。

并且目前我国研制全新一代的防热材料,打算在我国的“空天飞机”上使用。

空天飞机可以给空间站进行补给,可以多次重复的回收利用,因为要多次在大气层之间往返,因此对隔热要求会很高。

也正是因为我国在航天材料上的不断进步,才能够让我国航天走的更远。

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结语

因此,返回舱一身焦黑并不是因为技术不行,而是因此采用了更先进的材料和技术方案。

目前我国已经宣布了2030年的载人登月计划,相信我国在航天技术和航天材料上还会更进一步。

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参考资料:

中国青年网 《神十六“黑科技”:返回舱舷窗涂层可以自清洁》2023.5.31

中华人民共和国人民政府《我国载人飞船黑障区跟踪测量取得重大突破》2023.6.4

光明网《印度总理莫迪:2040年载人登月,2035年建空间站》2023.10.19

新华社《神舟十六号载人飞船返回舱成功着陆》2023.10.31

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