文 | 砚台纪实

编辑 | 砚台纪实

本文内容均是根据权威资料，结合个人观点撰写的原创内容，文中已标注文献来源及截图

前言

随着航天领域发展的越来越快，人类对太空的探索也变得更加频繁和深入。

神舟十八号的成功返航，不仅标志着我国航天技术的又一次重大突破，也引发了人们对航天器在发射和返回过程中所经历的极端环境的思考。

飞船出厂以及发射升空或者在轨飞行期间，外表都是干净的，返航过程中飞船外部却被烧得黑不溜秋、面目全非，这是怎么回事？

神舟十九号发射与神舟十八号返航：中国航天技术的又一次飞跃

2024年10月30日，神舟十九号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射升空，执行为期六个月的飞行任务。

三名航天员蔡旭哲、宋令东和王浩泽，肩负着国家的使命和人民的期望，踏上了星辰大海的征途。

指令长蔡旭哲，更是二次出征太空，再次踏上征程，前往中国空间站执行任务，展现了中国航天员队伍的成熟和实力。

就在神舟十九号飞船奔赴太空之际，神舟十八号飞船也完成了它的历史使命，于11月4日凌晨安全返回地球，在东风着陆场着陆。

航天员们在工作人员的协助下顺利出舱，完成了他们的太空之旅。

细心的网友可能发现了，神舟十九号发射和神舟十八号返回的画面差别挺大的。

飞船发射的时候，火箭尾部喷射出耀眼的火焰，推动着火箭和飞船组合体不断加速，最终消失在浩瀚的宇宙中。

而返航时的飞船则像一颗燃烧的火球，划破夜空，带着高温和冲击，最终降落在地球上。

这两种看似不同的景象，其实背后都有深刻的科学道理。

发射时的火箭和飞船的速度是从零开始慢慢提升，随着燃料的不断燃烧，整体重量变轻，速度也越来越快。

组合体因为重量大，刚开始升空时动力不足，所以加速比较慢。

穿过卡门线进入外太空时，速度大概在每秒3公里。

飞船进入外太空，那里的空气非常稀薄，所以不会因为气动加热而剧烈燃烧。

而飞船返航时的情况则完全不同，飞船在完成太空任务后，以接近每秒7.8公里的高速冲入地球大气层。

经过一系列操作后，轨道舱和推进舱分离了，只有返回舱带着航天员回地球。

返回舱速度特别快，跟大气层摩擦产生了很多热量。

隨著高度下降，空气变得越來越密，飞船外壳受热加剧，温度迅速攀升，某些部位温度能超過1000℃。

这种高温能把大多数太空垃圾，比如火箭残骸、推进舱、轨道舱和卫星碎片，全都烧得一干二净。

载人返回舱的任务是把航天员安全送回地面，所以肯定不能被烧毁。

为了应对这个挑战，科学家们在设计和制造返回舱时，采取了一系列保护措施。

他们在返回舱外面涂了一层特殊的防热材料和隔热材料，还装了一套生命保障系统。

这样飞船在返回舱受到高温灼烧时，里面能保持稳定的温度和压力，确保航天员安全。

当返回舱被高温灼烧时，这些材料会逐渐脱落，带走大量的热量，从而保护返回舱内部的结构和航天员的安全。

这也是为什么返回舱在经历了大气层的“洗礼”后，会变得“面目全非”，表面烧蚀严重的原因。

不仅仅是地球，其他有大气层的星球，比如火星、木星和土星，也会出现类似的高温灼烧现象。

但登陆没有大气层的星球，比如月球就不会遇到这种现象。

虽然传统的烧蚀材料和隔热材料能够有效保护返回舱和航天员的安全，但这种技术也存在一些弊端。

这些材料的重量占返回舱总重量的近45%，这大大减少了飞船的有效载荷，提高了发射成本。

为了解决这一问题，科学家们正在积极探索新的防热技术，其中最引人注目的就是充气式防热罩。

“黑科技”，充气式防热罩

未来载人航天任务中的“黑科技”之一就是充气式防热罩，这种装置在新的太空任务中可能会大显身手，成为保护宇航员安全的重要装备。

充气式防热罩就是一种可以充气的防热装置，在发射升空时，它可以折叠收纳，占用很小的空间。

而在飞船返回地球进入大气层时，它会被充气膨胀，形成一个巨大的“气囊”，包裹住返回舱。

这种设计可以显著增大防热罩的迎风面积，从而提高减速效果，并有效降低返回舱外部的温度。

与传统的烧蚀材料和隔热材料相比，充气式防热罩具有诸多优势。

它的重量更轻，可以显著降低飞船的总重量和发射成本，还可以重复使用，无需像烧蚀材料那样一次性消耗。

充气式防热罩还可以使返回舱的外形设计更加灵活，不再受限于传统的钟型设计。

尽管充气式防热罩的优势非常明显，但其研制难度也相当高。

飞船返回舱进入大气层时速度非常快，充气式防热罩要承受巨大的冲击和高温。

如何确保它能够顺利展开、维持外形、承受高温灼烧，以及如何保持姿态稳定，都是需要解决的关键技术难题。

中国在充气式防热罩技术的研究方面已经取得了一定的进展。

2020年，中国用长征五号B火箭把新一代载人飞船试验船和一种能充气的货物返回舱试验舱送上了天。

这次试验的主要目的就是验证充气式再入和下降技术，探索未来货运飞船使用充气式防热罩返回地球的可行性。

官方发布的动画展示了新型飞船的着陆方式，它用的是充气技术，不需要降落伞，巨型充气结构能增加空气阻力，帮助减速，还能起到隔热的效果。

未来如果这项技术成熟了，飞船就不用再依赖反推发动机来减速了，也不需要在外面涂厚厚的烧蚀材料了。

2020年的试验没完全达到预期，柔性充气式货物返回舱在回地球时出了点问题，但这并不意味着这项技术走进了死胡同。

事实上，充气式防热罩技术的研究本身就充满挑战，即使是美国等航天强国，在这一领域也面临着类似的难题。

中国和美国都在积极开展充气式防热罩技术的研发工作，并进行了一系列的地面试验和飞行试验。

这些试验旨在验证充气式防热罩的各项性能指标，例如耐高温性能、抗冲击性能、姿态稳定性等。

研究人员也在不断改进充气式防热罩的设计和材料，以提高其可靠性和安全性。

充气式防热罩技术的发展，不仅可以降低航天任务的成本，还可以提高航天器的有效载荷，为未来的深空探测任务提供更大的可能性。

在未来的火星探测任务中，可以使用充气式防热罩来保护着陆器安全着陆，并为宇航员提供更宽敞的居住空间。

中国航天的未来

中国的航天技术现在发展得很快，未来前景也令人期待。目前，我们已经成功发射了多颗卫星，建设了空间站，还实现了月球背面软着陆。

接下来中国航天还将继续探索更远的深空，比如火星探测和小行星采样返回任务。

随着技术的不断进步，未来的中国航天将会在国际航天领域发挥更大的作用。

从“两弹一星”到载人航天，从探月到火星探测，中国航天一路走来成就非凡。

神舟系列飞船的成功发射和返回，说明中国已经掌握了载人航天技术，可以独立进行太空探索了。

天宫空间站的建成，是中国航天发展中的一个重要里程碑。

空间站的建成，将为中国科学家提供一个长期在轨进行科学实验的平台，推动中国在航天科学、生命科学、材料科学等领域的研究和发展。

中国在探月工程上已经取得了不少成就，成功发射了嫦娥系列探测器，完成了月球环绕、着陆和巡视任务。

在火星探测方面，中国的天问一号任务取得了圆满成功，实现了火星环绕、着陆和巡视探测，标志着中国在深空探测领域迈出了重要一步。

未来的火星探索将更进一步，不仅会采集火星样本带回地球，还计划进行载人登陆。

中国航天技术的迅速进步，不仅提高了中国的国际地位，也让人类探索太空的能力更强了。

中国在国际航天领域很活跃，跟很多国家和国际组织都有合作，推动航天事业的发展。

中国航天技术还将不断追求更高的目标。

载人登月、深空探测、小行星探测等都将成为中国航天未来发展的重点方向。

充气式防热罩等新技术的应用，将为中国航天带来更多的可能性，推动中国航天事业走向更加辉煌的未来。

结语

从神舟十九号的发射到神舟十八号的返回，我们见证了中国航天技术的不断进步和创新。

充气式防热罩技术的出现，为未来航天任务的开展提供了新的思路和方向。

这项技术的成熟和应用，将进一步降低航天任务的成本，提高航天器的有效载荷，为人类探索太空的梦想插上更加强劲的翅膀。

中国航天不仅承载着中华民族的飞天梦想，也在为人类探索宇宙贡献力量。

相信在不久的将来，中国航天会取得更棒的成绩，为人类探索太空做出更大贡献！