当神舟二十号乘组完成太空任务踏上归途时,它将在距地面35至80公里的高空遭遇一段“生死考验”,它正是黑障区,这也是任何返回舱都会途经的一个过程。
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在这一区域内,飞船与空气摩擦产生的高温会导致与地面处于失联状态,信号出现问题。
而这短短几分钟的信号中断,在全球航天领域中是一个非常困扰的难题。
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那么,黑障区究竟有多可怕?
黑障区
很多人误以为黑障区是大气层中固定的“危险地段”,实则它是航天器高速再入时制造的特殊物理现象,当返回舱下降至距地球80至40公里高度时就会触发这一现象。
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据悉,航天员返回地球要经过几分钟黑障区,需承受4-5倍重力过载,并伴随面部肌肉变形、呼吸困难、完全与地面失去沟通等困难。
返回舱以数十倍音速度过大气层时,与空气进行摩擦,让动能瞬间转化为热能,使舱体表面温度飙升至2726℃以上。
而高温让周围大气分子电离,导致地面与返回舱的通信彻底中断,这便是“黑障”的核心特征。
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值得注意的是,黑障区的范围并非固定不变,,它会随返回舱形状、表面材料、进入角度而变化。
而黑障区的可怕,在于它将高温灼烧与通信失联两大风险叠加,形成“双重致命陷阱”。
双重致命威胁
对神舟二十一返回舱而言,首要挑战便是极端高温的侵袭,舱体表面覆盖的特种烧蚀材料此时成为“第一道防线”,通过自身燃烧带走热量,这一过程被航天工程师称为“以烧降温”。
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防热大底采用碳-碳复合材料,能在2000℃高温下保持结构稳定,烧蚀过程中形成的碳化层还能进一步阻隔热量传导,确保舱内温度始终维持在20℃左右的舒适区间。
而这也正是神舟二十号无法返回的原因,虽然它的舷窗裂纹非常小,但在这种高温环境下任何结构瑕疵都可能致命。
比温度更揪心的是通信丢失,进入黑障区后地面测控系统无法接收舱内数据,也无法发送指令,返回舱完全依赖预设程序自主飞行。
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面对黑障区的威胁,人类无法绕行只能硬闯,而中国航天通过技术创新不断降低风险。
虽然黑障区通信中断仍是世界性难题,但我们已有“缩短失联时间+精准预判轨迹”的突破。
实战验证
两年前神舟十五号返回舱途经黑障区时,地面测控团队首次应用这一新技术。
屏幕上返回舱的轨迹数据、姿态参数持续刷新,光学设备同步捕捉到高清图像,全程未出现一秒失联。
通过改进目标信号检测与跟踪技术,我国已具备黑障区稳定跟踪能力,这也是世界首次在载人飞船任务中实现黑障区连续通信。
这一技术突破的背后,是我国航天测控体系的系统性升级,除了黑障通信技术,“雷达+光学”联合跟踪方案进一步提升了可靠性。
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雷达负责捕捉远距离信号,光学设备在近距离补充成像,两者数据融合后即便单一设备受干扰,仍能保障测控连续性。
对于已经返回的神舟二十号乘组而言,这些技术成果已形成成熟保障体系。
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从被卡脖子到领跑全球,中国航天的黑障攻关之路,印证了“关键核心技术要不来、买不来、讨不来”的深刻道理。
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