你敢信吗?从38.6万公里外的月球轨道飞回来,扛住2760℃高温灼烧的隔热罩,最厚处居然才只有7.6厘米,还不到成年人一根手指的长度。时隔54年美国再次完成载人绕月任务,这次“猎户座”飞船顺4月10日晚,美国“猎户座”飞船完成“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行任务,在加利福尼亚州圣迭戈附近海域顺利溅落。重返地球的飞船结构完好,所有设备运行正常,舱内三名美国宇航员加一名加拿大宇航员,全都平安无事。这也是美国1972年阿波罗任务之后,第一次完成载人月球任务。
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利返回的背后,藏着太多普通人没注意到的惊险细节,说这趟返回是九死一生真一点不夸张。很多人关注点都放在绕月成功这件事上,很少有人细聊从月球返回地球这一路有多凶险。高速冲进大气层的时候,整个飞船被上千度的等离子体裹住,还会和地面中断通讯,短短几分钟的降落过程,完全是闯鬼门关。
美东时间下午7点53分,“猎户座”是以每小时3.86万公里的速度冲进大气层的。这个速度是什么概念,差不多是普通子弹飞行速度的30倍。要是没有任何防护,这么大的冲击力直接能把飞船撞成碎渣。
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比冲击力更可怕的是迎面来的高温,高速冲进大气层之后,空气被剧烈压缩形成激波,温度瞬间飙升到2760℃。这个温度甚至超过了太阳表面的部分区域,整个飞船被炽热的等离子团包裹,外面就像裹了一团大火。
扛住这团大火的,就是厚度仅7.6厘米的隔热罩。说出来真的挺惊讶,这么薄的一层,要守住整个船舱和宇航员的命,它用的材料技术也很特别。隔热罩的烧蚀层会在高温下慢慢剥落燃烧,靠自身汽化燃烧带走热量,就像拿湿布盖住烧红的铁板,把热量隔绝在船舱外面。
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其实NASA的工程师这次一直捏着汗,早在2022年阿耳忒弥斯1号无人测试的时候,就发现隔热罩出过问题。极端高温下气体没法正常流通,压力太高导致隔热材料局部开裂脱落,留下了安全隐患。
不少人肯定会说,有问题重新做一个不就行了,哪有这么简单。当时阿耳忒弥斯2号任务已经箭在弦上,所有硬件都组装完了,重新做隔热罩不光要砸钱花时间,还有可能引出新的技术问题。所以NASA最后选了折中方案,调整飞船再入大气层的轨迹,以此降低高温冲击的风险,即便这么操作,还是有5%的失败概率。
这次任务能成功,当然不只是隔热罩功劳,整个返回流程的设计都和当年阿波罗登月飞船不一样。阿波罗当年返回就是直愣愣往前冲,“猎户座”用了缩跳再入的方式,整个轨迹划出两个弧线,把冲击分开承受,不会让高温和过载一下子堆在同一个地方。
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这种设计对技术要求特别高,不光要改导航系统,进入大气层的时候角度还得卡得丝毫不差。角度太大就会直接偏离预定轨迹,找不到降落点,角度太小扎进大气层太深,直接就被烧毁了,差一点都不行。
熬过高温灼烧这一关,接下来还要闯减速这道关。飞船要从30倍音速的高速,一下子降到每小时不到50公里的速度才能安全溅落,整个过程全靠降落伞系统托底。“猎户座”带了两组减速伞和三组主降落伞,减速伞先打开把冲击力降到安全范围,再由主降落伞慢慢把速度降下来。
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开伞的过程一点差错都出不得,主降落伞展开的时候,减速系统不光要适配现场的风速、飞船本身的姿态,还要应对飞船轨迹带来的意外偏转。为了避免最后一步掉链子,“猎户座”的降落伞从设计到测试,全都是按最高可靠性标准来的,还模拟了不知道多少次极端情况,可等到真降落的时候,工程人员的心还是悬着。
美东时间8点7分,“猎户座”终于顺利在预定海域溅落。溅落地点也不是随便选的,提前模拟过无数次轨迹,最终选了圣迭戈附近海域,这里离航天后勤保障基地近,气候和水文条件也都很不错。不到半小时救援船就赶到现场,把宇航员和飞船都接了回去。
初步检查结果很理想,飞船的结构完整性,还有所有主要设备的运行状态,全都符合预期标准。你别以为宇航员在舱里躺着就很轻松,整个返回过程他们要承受近4G的超重,全程几乎都动不了。飞船的密封系统也得保持绝对靠谱,不能让海水漏进去,这也是之前测试的重中之重。
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从阿波罗到现在的猎户座,一晃半个多世纪过去,航天技术的进步真不是体现在个头大小上,而是藏在每一处细节里,每一个参数的调整都是几代人经验堆出来的。这次应对隔热罩隐患的过程也能看出来,未来探月每一步尝试,都得把细节防控做足才行。谁知道再过54年,人类探月能走到哪一步呢。
参考资料:
中国新闻网 快讯:美载人绕月飞船溅落在预定海域
北京日报客户端 美“阿耳忒弥斯2号”载人绕月任务打破人类距离地球最远飞行纪录
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