文|小彭的燦爛筆記
編輯|小彭的燦爛筆記
聲明：本文陳述內容參考的“官方信息來源”，均贅述在文章末尾，感謝支持。
【前言】
2025年3月18日，美國宇航員蘇妮·威廉姆斯和布奇·威爾莫爾結束了長達9個月的太空滯留，搭乘SpaceX的“龍”飛船返回地球。
而這場回家的旅程並非一帆風順，從脫離國際空間站到最終濺落海面，宇航員們經歷了信號失聯、高溫灼燒、黑障區穿越等一系列驚心動魄的考驗。
航天器返回地球的過程，被稱為“再入大氣層”，是載人航天任務中最危險的階段之一。
無論是中國的神舟飛船、俄羅斯的聯盟號，還是美國的“龍”飛船，所有航天器在返回時都必須面對極端高溫、劇烈震動和短暫失聯的挑戰……
那麼黑障區究竟是什麼？為何會讓返回艙燒成火球並導致信號失聯？它又隱藏着哪些不為人知的秘密和危險呢？
【黑障區：神秘的太空 “陷阱”】
黑障區並不是大氣層中某個特定的區域，而是一種特殊的物理現象。
當飛行器以極高的速度返回大氣層時，在一定高度和時間範圍內，飛行器周圍會出現一系列特殊的物理變化，從而導致與地面的通信聯絡嚴重失效甚至完全中斷，這個出現特殊物理變化、通信中斷的階段所對應的區域，就被稱為黑障區 。
黑障區通常出現在地球上空 35 - 80 千米的大氣層之間，這個高度範圍屬於大氣層中的中間層和熱層底部，大氣密度相對較高，但又不像對流層和平流層那樣有明顯的氣象特徵和穩定的大氣結構。
當美國宇航員乘坐的返回艙以極高的速度進入大氣層時，返回艙與大氣分子之間發生了劇烈的摩擦和擠壓 。
這種摩擦和擠壓產生了巨大的能量，使得返回艙表面的溫度急劇升高，甚至能達到 2000℃左右。
在如此高溫下，返回艙表面的材料開始熔化、升華，同時周圍的空氣分子也被激發和電離，形成了一層由帶電粒子組成的等離子體鞘套，包裹在返回艙周圍。
等離子體鞘套的存在是導致通信中斷的關鍵因素，我們知道，現代通信主要依靠電磁波來傳輸信號，而等離子體中的自由電子和離子能夠與電磁波相互作用 。
當電磁波試圖穿過等離子體鞘套時，會被其中的帶電粒子吸收、散射和反射，導致信號強度大幅衰減，甚至完全無法穿透，從而造成返回艙與地面控制中心之間的通信聯絡中斷，形成了黑障區。
【美國宇航員的驚險歷程】
2024 年 6 月 5 日，美國宇航員威爾莫爾和威廉姆斯搭乘波音 “星際客機” 飛赴國際空間站，執行首次載人試飛任務 ，本以為這會是一次充滿榮耀與探索的征程，卻沒想到，等待他們的是長達 9 個月的太空滯留。
在飛行過程中，波音 “星際客機” 暴露出嚴重的技術問題，推進器故障和氦氣泄漏等狀況接連出現，使得飛船的飛行姿態控制和動力系統受到極大影響 。這些問題導致原定於 6 月 14 日的返航計劃被迫取消，兩名宇航員被困在了國際空間站，開始了漫長的等待。
波音公司作為航空航天領域的巨頭，在商業載人航天項目中卻多次出現技術問題，這無疑令人感到失望。
回顧波音 “星際客機” 的研發歷程，可謂是波折不斷。
2019 年 12 月，“星際客機” 首次不載人試飛，就因軟件缺陷等問題未能進入預定軌道，被迫取消前往國際空間站的計劃 。
此後，2021 年 8 月的第二次不載人試飛又因火箭推進系統故障推遲。
儘管 2022 年完成了第二次不載人試飛並從國際空間站返回地球，但推進器故障、軟件問題和冷卻系統故障等隱患依舊存在，被美國國家航空航天局（NASA）列為最高級別安全隱患。
2023 年，“星際客機” 的首次載人飛行測試因降落傘系統缺陷、線纜易燃問題和推進系統複查多次延期。
到了 2024 年，首次載人任務強行實施，結果還是出現了嚴重問題，導致宇航員滯留太空。
經過漫長的等待，美國航天局和太空探索技術公司（SpaceX）終於制定了救援計劃 。
美國東部時間 2025 年 3 月 18 日凌晨，威爾莫爾和威廉姆斯與另外兩名宇航員尼克・黑格和俄羅斯宇航員戈爾布諾夫一起，乘坐 SpaceX 的 “龍” 飛船脫離國際空間站，踏上了返回地球的征程。
而歸途並非一帆風順，當 “龍” 飛船以極高的速度進入地球大氣層時，瞬間進入了黑障區，返回艙與大氣分子劇烈摩擦，表面溫度急劇升高，迅速變成了一個熊熊燃燒的火球 。
此時宇航員們承受着巨大的心理壓力，他們深知自己正處於極度危險的境地，與地面控制中心失去聯繫，一切只能依靠飛船自身的系統和自己的經驗來應對。
在黑障區內，返回艙不僅要承受高溫的考驗，還要應對過載帶來的身體挑戰 。
飛船在高速下降過程中，產生的過載力可達 4 - 5G，這對宇航員的身體造成了極大的負擔。
他們需要在這種情況下保持清醒，隨時準備應對可能出現的突髮狀況。
當 “龍” 飛船突破黑障區後，又面臨著海上回收的挑戰 。
“龍” 飛船選擇在佛羅里達州附近海域濺落，這就意味着飛船需要在複雜的海洋環境中安全着陸。
海域面積廣闊，風浪、海流等因素都可能影響飛船的降落位置和穩定性，甚至可能導致飛船翻覆。
一旦出現意外，救援工作將面臨巨大的困難，宇航員的生命安全也將受到嚴重威脅。
【黑障區對航天器的威脅】
黑障區對航天器的威脅是多方面的，其中最直接的就是高溫對航天器結構和設備的破壞 。
當返回艙進入黑障區時，表面溫度急劇升高，可達到 2000℃左右，如此高的溫度足以熔化大多數金屬材料。
如果沒有有效的防護措施，返回艙的結構將會受到嚴重破壞，內部的設備也會因高溫而損壞，這將直接危及宇航員的生命安全。
等離子體鞘套對通信和導航系統的干擾也是一個巨大的挑戰 ，在黑障區內，由於等離子體鞘套的存在，通信信號無法正常傳輸，導致航天器與地面控制中心失去聯繫。
這使得地面控制人員無法實時了解航天器的狀態，無法對其進行有效的控制和指導。
同時，導航系統也會受到干擾，導致航天器的定位和姿態控制出現偏差，增加了着陸的難度和風險。
黑障區還會對航天器的氣動性能產生影響 ，在黑障區內，航天器周圍的氣流變得非常複雜，氣動力和力矩的變化會導致航天器的飛行姿態難以控制。
如果不能及時調整飛行姿態，航天器可能會偏離預定的軌道，甚至出現翻滾等危險情況，進一步增加了着陸的難度和風險。
為了應對黑障區帶來的挑戰，各國在航天器的設計和技術研發上採取了一系列措施 。
在防熱材料和結構設計方面，科學家們研發出了各種高性能的防熱材料，以保護航天器在高溫環境下的安全。
在通信技術方面，各國也在不斷探索新的方法，以解決黑障區內通信中斷的問題 。
一些國家還在研究利用激光通信、量子通信等新技術，來實現黑障區內的可靠通信 。
【結語】
宇航員返回地球的過程，是人類航天探索中最驚心動魄的篇章之一。
從黑障區的信號失聯到高溫灼燒的火焰考驗，再到海上濺落的最後一步，每一步都充滿了未知與風險。而，正是這種勇氣與堅持，推動着人類不斷向宇宙深處邁進。
蘇妮·威廉姆斯和布奇·威爾莫爾的故事，不僅是一次技術上的勝利，更是一次精神上的升華。
他們的經歷提醒我們，航天探索不僅是科學與技術的較量，更是人類勇氣與智慧的體現。
未來隨着技術的進步，我們或許能夠克服更多的挑戰，但宇航員們的勇氣與奉獻，將永遠銘刻在人類探索宇宙的歷程中。
參考資料：
新華社新聞在2025-03-19關於《美國“龍”飛船載滯留空間站宇航員返回地球》的報道
新華社新聞在2025-03-19關於《美國“龍”飛船載滯留空間站宇航員返回地球》的報道
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