閱讀此文之前，辛苦點(diǎn)擊右上角的“關(guān)注”，既方便您進(jìn)行討論與分享，又能給您帶來(lái)不一樣的參與感，感謝您的支持! 美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期，是人類航空科技高速發(fā)展的時(shí)期。但就算是在那個(gè)航天技術(shù)蓬勃發(fā)展的階段，也有一個(gè)問(wèn)題是美蘇兩國(guó)難以解決的。 這個(gè)問(wèn)題就是黑障，這個(gè)困擾了整個(gè)人類社會(huì)整整80年的時(shí)間，直到在2023年的6月4日，我國(guó)的神舟15號(hào)載人飛船在返回地球時(shí)才成功突破了這個(gè)障礙。 黑障到底有多可怕？我國(guó)又是如何解決的？
什么是黑障區(qū)所謂黑障區(qū)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是航天器在以極快的速度返回大氣層的時(shí)候，會(huì)經(jīng)歷一個(gè)信號(hào)屏蔽區(qū)。 因?yàn)楹教炱髟诜祷氐厍驎r(shí)，飛船的表面會(huì)與大氣層產(chǎn)生劇烈的摩擦，表面溫度會(huì)在短時(shí)間內(nèi)急劇增加。
極高的溫度會(huì)燃燒掉飛船周圍的氣體分子，最后在飛船表面形成電離現(xiàn)象。 大量的電離氣體會(huì)完全把整個(gè)飛船包裹其中，不管是飛船的信號(hào)還是外界的信號(hào)都會(huì)被阻斷，這就意味著飛船與地方指揮部之間的通訊會(huì)在短時(shí)間內(nèi)被阻斷。 這是非常危險(xiǎn)的，因?yàn)轱w船的返回艙在返回地面之前，在高溫下本身就有可能會(huì)出現(xiàn)機(jī)械故障。 如果再失去了地面指揮部的指揮信號(hào)，就可能會(huì)導(dǎo)致飛船無(wú)法按照預(yù)定的軌跡順利降落。一旦出現(xiàn)意外，就會(huì)機(jī)毀人亡。
所以美蘇兩國(guó)的科學(xué)家一直在想辦法，希望可以攻克黑障區(qū)。但是，在近80年的時(shí)間內(nèi)，他們都沒(méi)有獲得任何的成果。 因?yàn)楹谡蠀^(qū)它并不是一種特殊的自然現(xiàn)象，而是飛船在返回地球時(shí)與大氣層產(chǎn)生摩擦所形成的一種特殊阻擋信號(hào)的區(qū)域。 除非我們能夠想辦法避免飛船在返回地面時(shí)與大氣層產(chǎn)生摩擦，否則，返回艙在落地之前，會(huì)與地面指揮塔失去信號(hào)就近乎是必然的。
當(dāng)時(shí)美蘇兩國(guó)的科研機(jī)構(gòu)想了兩種辦法來(lái)度過(guò)黑障區(qū)： 一種是為飛船的返回艙設(shè)立一種專門(mén)的外形；第二種辦法則是在飛船上涂抹一種可以消除等離子的材料。可是，事實(shí)證明，這兩種辦法都沒(méi)有用。 后來(lái)，美蘇航天機(jī)構(gòu)又開(kāi)始在返回艙上安裝功率更強(qiáng)的通訊與測(cè)量設(shè)備。但就算是這樣，也只能夠保證返回艙在返回時(shí)與地面指揮部門(mén)的信號(hào)時(shí)斷時(shí)續(xù)，想維持穩(wěn)定的信號(hào)溝通，完全沒(méi)可能。
所以，在一番努力以后，美蘇兩國(guó)的科學(xué)家均認(rèn)為，想要徹底解決黑障，恐怕得靠后世的科學(xué)家了，他們自己是搞不定這件事的。 在過(guò)去幾十年的時(shí)間內(nèi)，任何國(guó)家的航天器在返回地球時(shí)，一旦路過(guò)黑障區(qū)，就只能是關(guān)停機(jī)械設(shè)備，靜待返回艙按照預(yù)定的軌道度過(guò)黑障區(qū)，再與地面恢復(fù)聯(lián)系。
所以，世界各大國(guó)的宇航員都是在頂著這種巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)在執(zhí)行宇航任務(wù)。在新世紀(jì)到來(lái)以后，美國(guó)、歐洲的科研部門(mén)不是沒(méi)有想辦法來(lái)解決這一問(wèn)題，但效果一直不大。 直到2023年的時(shí)候，中國(guó)在這一技術(shù)領(lǐng)域獲得了突破。 中國(guó)成功獲得技術(shù)突破對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)，我們自然也是知道黑障區(qū)的存在的。況且，在最近20年的時(shí)間內(nèi)，中國(guó)的航天技術(shù)發(fā)展速度很快。 我們發(fā)射了屬于自己的大型通訊衛(wèi)星，還建立了屬于中國(guó)的空間站，天宮空間站，如今中國(guó)已經(jīng)常態(tài)化的在派宇航員到空間站駐扎了。
這就意味著我國(guó)的航天器會(huì)周期性的往返地球和空間站之間，那么就必須想辦法消除黑障區(qū)的阻礙來(lái)盡可能的維護(hù)中國(guó)宇航員的生命安全。 所以，在我國(guó)航天技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)，國(guó)家也抽調(diào)了包括中科院院士包為民在內(nèi)的一大批專家投入到了解決黑障區(qū)的科學(xué)研究中。 經(jīng)過(guò)了多年的努力，包為民教授確實(shí)搞出了一套行之可行的方案。在最開(kāi)始的時(shí)候，包教授所率領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)的研究思路與當(dāng)年美蘇兩國(guó)科研團(tuán)隊(duì)的研究思路是大致相同的。
他們是想在飛船表面研發(fā)出一種特殊的外涂層，防止在飛行器穿越大氣層時(shí)，在周圍形成高溫等離子隔離帶。但事實(shí)證明，想搞出這種先進(jìn)的外部涂料非常困難。 所以，包教授另辟蹊徑，決定通過(guò)改進(jìn)通訊系統(tǒng)并且研制新型的自主導(dǎo)航系統(tǒng)。從這兩個(gè)方面入手搞出一套新的度過(guò)黑障區(qū)的方案。 在包教授的努力之下，他的科研團(tuán)隊(duì)此前就已經(jīng)完成了對(duì)高超音速物體的精確跟蹤測(cè)量。
這就意味著在我國(guó)飛船的返回艙進(jìn)入大氣層，并且通過(guò)黑障區(qū)的時(shí)候，我們可以利用其他的一系列輔助性手段來(lái)時(shí)刻監(jiān)測(cè)正在迅速墜落的返回艙的飛行軌跡。 大家不要小看這一點(diǎn)，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)返回艙返回時(shí)飛行軌跡的有效判斷，我們就可以通過(guò)大規(guī)律的通訊信號(hào)輸出裝置不斷的向返回艙發(fā)出信號(hào)。 這些大功率信號(hào)是有可能突破返回艙周圍的等離子保護(hù)壁的。
然后，包教授又主導(dǎo)了新型通訊設(shè)備的研發(fā)。雖然這種通訊設(shè)備依舊無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)飛船返回艙的長(zhǎng)期有效穩(wěn)定的通訊，可在短期內(nèi)代替飛船自帶的通訊系統(tǒng)是有可能的。 同時(shí)，包教授的團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了一整套新型導(dǎo)航系統(tǒng)，讓飛船的返回艙可以減少對(duì)地面指揮中心的依賴。就算在沒(méi)有地面指揮中心的幫助下，還能夠讓返回艙安穩(wěn)的落在地面。 而這套系統(tǒng)被首次運(yùn)用在了神舟15號(hào)的任務(wù)上。在2023年的6月4日，神舟15號(hào)載人飛船成功著陸東風(fēng)著陸場(chǎng)。 在神舟15號(hào)飛船帶著宇航員著陸時(shí)，我國(guó)的科技人員成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)神舟15號(hào)飛船的有效跟蹤。
它在穿過(guò)黑障區(qū)的時(shí)候，也沒(méi)有失去信號(hào)。這就意味著中國(guó)航天在完全突破黑障區(qū)這一技術(shù)領(lǐng)域成功獲得了決定性的突破。 而在四個(gè)多月以后，神舟16號(hào)的宇航員在乘坐返回艙返回地球時(shí)，他們的返回艙也順利的穿過(guò)了黑障區(qū)，我國(guó)的地面指揮部門(mén)也沒(méi)有失去對(duì)神舟16號(hào)返回艙的信號(hào)。 這些消息無(wú)不意味著我國(guó)徹底突破黑障區(qū)就在眼前了，這對(duì)于我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)是有著積極作用的，這意味著未來(lái)中國(guó)的宇航員在返回地球時(shí)有了更多的安全保障。
要知道，培養(yǎng)一個(gè)宇航員，可是要花不少錢(qián)的。 宇航員培養(yǎng)有多難其實(shí)，只要無(wú)法突破黑障區(qū)，人類文明想進(jìn)行大規(guī)模的遠(yuǎn)程航天，就幾乎是不可能的，因?yàn)槊恳粋€(gè)宇航員在返回地球的時(shí)候都會(huì)遭上這一劫。
雖然在近幾十年的時(shí)間內(nèi)，很少會(huì)因?yàn)楹谡蠀^(qū)出現(xiàn)安全事故，但萬(wàn)一有一天真的出現(xiàn)了事故，又該怎么辦呢？ 要知道，這些載人航天器的返回艙上可都是攜帶著宇航員的，而每培養(yǎng)一名宇航員，都需要投入大量的資源。 比如說(shuō)美國(guó)。美國(guó)培養(yǎng)一個(gè)合格的宇航員要花費(fèi)超過(guò)十個(gè)億美元，因?yàn)檫@些宇航員本身都久經(jīng)訓(xùn)練，他們有不少都是來(lái)自于各個(gè)大學(xué)的、擁有博士學(xué)位的頂尖科研人才。
這些人還得熟練的掌握各種維修技能，能夠在太空中遭遇險(xiǎn)境時(shí)盡快處理險(xiǎn)情。所以每一個(gè)合格的宇航員都是當(dāng)之無(wú)愧的多面突擊手。 而我國(guó)的宇航員不像美國(guó)那樣，可能會(huì)在民間招募。中國(guó)的宇航員大多都是從戰(zhàn)斗機(jī)的飛行員中選拔的，那些宇航員之前有不少都是特級(jí)飛行員。
而我國(guó)的航天事業(yè)搞了幾十年，花費(fèi)了那么多的錢(qián)，攏共加起來(lái)也只培養(yǎng)出了不到40名宇航員，中國(guó)可是一個(gè)有著整整14億人口的國(guó)家。 而在全球范圍內(nèi)，合格的宇航員數(shù)量在400人左右，也就是說(shuō)，70億地球人，只能出400個(gè)合格的宇航員。 這些宇航員每一個(gè)都是當(dāng)之無(wú)愧的人類精英，每損失一個(gè)，對(duì)于一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)都是傷筋動(dòng)骨的。
所以，盡可能的保護(hù)這些宇航員的生命安全是必須要做的事情。只要我們能夠搞出突破黑障區(qū)的技術(shù)，就能夠讓這些宇航員在返回地球的時(shí)候少一重危險(xiǎn)。 所以，從科學(xué)層面上來(lái)看，我國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)基本突破黑障區(qū)是值得稱贊的成就。 這也再次證明了我國(guó)在航天技術(shù)領(lǐng)域確實(shí)已經(jīng)達(dá)到了世界一流的水平，一些能夠困擾美國(guó)的技術(shù)難題都難不住中國(guó)。
也相信在國(guó)家的大力推動(dòng)之下，未來(lái)中國(guó)航天技術(shù)的發(fā)展速度還會(huì)更快，我們應(yīng)該對(duì)此有充分的信心。
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