外国网友实测星舰隔热瓦：高温灼烧后，立马复原！差距又拉大了？

近日，社交平台正热传一则由外国网友录制的星舰隔热瓦燃烧测试视频，这位网友用高温加热工具对一块星舰隔热瓦进行灼烧，视频显示高温灼烧过后没多久，隔热瓦被灼烧位置立即恢复了原样。

这位外国网友是如何获得星舰隔热瓦的？

上个月，由飞船级“S-24星舰”与助推级“B-7超重”组成的5000吨级重型运载火箭执行了首飞试验任务，该火箭是人类有史以来吨位最大、推力最大的运载火箭，然而遗憾的是，由于多台发动机熄火、高度下降、姿态失稳等不利因素，这枚火箭在飞至39公里高度时火箭控制系统发出了自毁指令，最终在墨西哥湾上空自毁解体。

火箭解体本就会产生大量的碎片，而飞船级“星舰”更是安装有15500多块隔热瓦，因此产生的碎片数量会更多，这些碎片首先被发现于得克萨斯州南帕德罗岛海滩，随后又在其它多地发现，有不少当地人捡到了这些碎片。

话说这种民用加热工具有能力测试星舰隔热瓦的隔热性能吗？

据马斯克披露，星舰隔热瓦再入地球大气层时可以承受1377℃的高温，且可以重复使用。视频中网友的测试工具喷出的火焰燃烧温度基本就是一千度出头，还达不到该型隔热瓦的能力上限。

其实早在网友实测之前，马斯克就曾经放出过星舰隔热瓦的官宣燃烧测试视频：

说起星舰的隔热瓦，人们很容易联想到同样大量使用隔热瓦的航天飞机，后者在历次飞行中就经常出现隔热瓦脱落情况，二十年前哥伦比亚号也曾因为脱落的隔热泡沫损坏了机翼隔热瓦，最终导致7名宇航员殒命蓝天的悲剧。

STS-107任务中哥伦比亚号在上升段过程中损坏了机翼隔热瓦，导致返回失败：

星舰也面临同样的问题，就在其首飞短短90秒的航程中也有多处隔热瓦脱落。

此前曾有一段人工拆卸星舰隔热瓦的视频，通过视频可以看到，这些隔热瓦其实是铆接于星舰箭体表面，工人用简易工具三两下不一会儿就能拆下，而隔热瓦之间是存在缝隙的，这种缝隙是为了再入时为高温膨胀留出的空间，但是呢，发射上升过程中所产生的温度还不足以弥合这些缝隙，而高速飞行过程中的气流产生的力就可能吹掉一部分隔热瓦。

导致隔热瓦脱落还有一个很重要的原因就是剧烈地振动，此前在地面静态点火测试任务中也出现过隔热瓦脱落。

不过，也有网友在为星舰隔热瓦脱落找理由开脱，说什么，掉几块隔热瓦根本无伤大雅，因为星舰的不锈钢原本就足以抵御再入高温烧蚀。这种理由站得住脚吗？

SpaceX公司的猎鹰-9号开创了火箭一级垂直回收复用的先河，其核心技术之一就是发动机推力节流动力减速，但是其火箭二级就无法套用一级的复用方案，因为二级火箭是要进入近地轨道的，它的再入速度更大，由此产生的航天器与大气层摩擦产生的热流数值就更高，单纯依赖动力减速是完全行不通的。

星舰所要实现的目标就是两级回收完全可重复使用，意味着它需要解决猎鹰9号所没有实现的火箭二级回收问题。

人类目前主要有两条技术路径可以用于抵御航天器载入大气的高温烧蚀，一条路径是返回式卫星、载人飞船应用的钝头体返回舱，另一条路径就是航天飞机。

返回式卫星、载人飞船的钝头体返回舱是利用气动减速降低再入速度，同时利用防热烧蚀材料进行隔热，后者所起到的作用更大。

航天飞机呢，就是在钝头体返回舱基础上进一步发扬气动减速优势，利用更为复杂的升力体气动布局实现更大幅度的气动减速，进而减轻了隔热材料的压力，所以航天飞机迎风面隔热瓦只需承受一千多度的高温烧蚀，显而易见，星舰的防热方案继承于航天飞机。

正如有些网友所说，星舰使用了不锈钢材料，这种材料的熔点也是一千多度，虽然材料可以承受，但是要知道，星舰是要带着燃料返回地球的，因为它还需要在最后阶段进行动力减速着陆，而它所用的液氧甲烷燃料却耐受不了一千多度的高温，即便星舰有蒸腾冷却系统，也抵不住大量的隔热瓦脱落。

抛开星舰首次飞行试验失败的结果不谈，当我们国内网友看到文章开头那段星舰隔热瓦燃烧测试视频后，有部分网友又开始感叹，还是人家掌握核心技术，我们的差距又被拉大了。更有甚者，还给出了我们落后200年、又被人家一家私企超越等非理性评价。

上述评价其实是有认知盲区的。比如SpaceX公司的货运龙飞船、载人龙飞船，包括星舰，应用的都是NASA埃姆斯研究中心的隔热材料技术，不仅如此，基于这些核心技术研发的产品也在NASA的试验设施中进行测试。比如下面这张图，展示的就是载人龙飞船模型在埃姆斯研究中心跨音速风洞中的测试：

星舰所应用的隔热瓦与美军X-37B航天飞机使用的隔热瓦可以说是同款产品，它们都是NASA埃姆斯研究中心研发的TUFROC增韧单片式纤维增强抗氧化复合材料，这项技术还曾获得美国年度发明奖。通过看该材料的专利说明可知，星舰不仅应用同款产品，甚至连安装方式都是原版复刻。

所以，我们面对的仅仅是一家私营航天公司吗？显然不是，因为SpaceX依托的仍然是美国航天产业技术基础。

那么，我们的航天器载入防热技术达到了什么水平呢？先给出一位航天总师的结论：可以这么说，我们防热材料的设计，应该已经超过了美国！

看到了没？不是望其项背，也不是并驾齐驱，而是超过！虽然在超过之前有“应该”这个自谦词汇，但这并不影响其所要表达的超越之意。

为什么总师如此自信？因为诸多事实已经证明。

诸多事实案例中有一个极具代表性的装备就是三年前搭乘CZ-5B遥一火箭首飞的新一代载人飞船试验船，该型飞船由推进舱与返回舱组成，旨在服务后续载人登月任务，返回舱的核心优势技术之一就是“轻质碳基微烧蚀防热材料”，它可以抵御第二宇宙速度的再入烧蚀，此项技术的突破可谓是一通百通。

抵御第二宇宙速度再入烧蚀意味着可以胜任月地转移再入返回、火地转移再入返回等太阳系内的行星际旅行任务，放眼世界具备此项能力的并不只有我们一家，美国早在半个世纪前的阿波罗飞船任务中就已经具备。

我国轻质碳基微烧蚀防热材料的厉害之处在于，能够以极小的尺寸与重量代价解决航天器再入隔热问题，这样一来，我们的飞船返回舱就可以实现大空间轻重量的优化设计。

NASA猎户座飞船返回地球后的样子，该返回舱不具备陆地着陆能力：

美国用于载人登月任务的猎户座飞船返回舱重量达到了10.4吨，内部居住容积仅有9立方米，而我们的返回舱在7吨重量约束下，实现了13立方米的大容积。

这是为什么呢？因为猎户座飞船返回舱应用的防热材料重量大，性能弱，飞船必须保持较小的侧壁倾角以降低返回舱侧壁再入时的隔热压力，在这个基础上较大的防热材料结构又进一步挤占返回舱有限的空间，多种因素制约了它的内部可居住空间容积数据。

基于轻质碳基微烧蚀防热材料的高性能，NASA猎户座飞船的劣势几乎都转换成了我们的优势，我们在做到轻重量的同时，保持更大的侧壁倾角，内部居住空间容积就更大。

新一代载人飞船试验船不仅居住空间大，非居住空间同样大，这样一来就可以将更多原本置于推进舱的高价值设备集成在返回舱内安装，以实现返回舱回收复用价值的最大化。

根据公开文献披露，新一代载人飞船试验船再入返回时承受了近第二宇宙速度的热流烧蚀，返回舱内壁最高温度只有20.9℃，返回舱内部空气温度也只有17.9℃，在外部经受近3000℃热流烧蚀的情况下，内部可实现如春天般舒爽的环境温度，而其舱外热流烧蚀温度数值是星舰的两倍有余。

在轻质碳基微烧蚀防热材料技术的助力下，接下来真正用于载人登月任务的新一代载人飞船返回舱可以做得更大：

轻质碳基微烧蚀防热材料代表了我们在飞船型航天器再入防热领域的领先水平，此种材料在烧蚀过程中材料外表面被加热成气体，然后通过对流带走热量，因为烧蚀容易破坏飞行器外表面的微观气动外形，而返回舱对此并不敏感，同时烧蚀型材料并不具备重复使用功能，所以此种材料多用于飞船型航天器，SpaceX公司的载人龙飞船、洛克希德·马丁公司的猎户座飞船等应用的防热材料皆属于烧蚀型。

这是SpaceX公司载人龙飞船返回地球后的样子，从近地轨道返回的热流烧蚀相较于我们新一代载人飞船试验船测试的近第二宇宙速度热流烧蚀要弱得多，所以看起来并没有那么“糊”。

航天飞机、星舰所应用的隔热瓦则是通过吸收发散热量实现隔热，此种材料外表面再入过程中损失较小，且具备重复使用功能，因此带翼航天器通常应用隔热瓦类型的防热材料，我们在这一领域的表现又是怎样呢？

他们有的能力，我们同样具备，这就是已经多次公开报道的“可重复使用试验航天器”，该型航空航天飞行器已经完成两次轨道飞行任务，其中第二次在轨飞行天数达到了276天。

这至少表明继防热烧蚀材料超越美国之后，我们的带翼航天器再入大气防热技术至少达到了与美国X-37B、星舰的同等水平。

如果这款装备应用的是与X-37B、星舰相同技术路径的防热材料，我们大可以不这么神秘，然而这款装备却是“过于先进，不便展示。”，这表明，也许我们在带翼航天领域又一次另辟蹊径开创了一个全新的隔热材料技术方向，这是可以预期的。

未来的某一天，当这款飞行器可以公开之时，相信也一定会让世界同行为之侧目。如果这还不能说明我们在带翼航天器领域的技术能力，那么我们享誉海内外的一系列高超音速跨域打击装备将为这一问题的解答画上最强注脚！