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，又能給您帶來不一樣的參與感，感謝您的支持! 美蘇冷戰(zhàn)時期，是人類航空科技高速發(fā)展的時期。但就算是在那個航天技術(shù)蓬勃發(fā)展的階段，也有一個問題是美蘇兩國難以解決的。 這個問題就是黑障，這個困擾了整個人類社會整整80年的時間，直到在2023年的6月4日，我國的神舟15號載人飛船在返回地球時才成功突破了這個障礙。 黑障到底有多可怕？我國又是如何解決的？
什么是黑障區(qū)所謂黑障區(qū)，簡單來說就是航天器在以極快的速度返回大氣層的時候，會經(jīng)歷一個信號屏蔽區(qū)。 因為航天器在返回地球時，飛船的表面會與大氣層產(chǎn)生劇烈的摩擦，表面溫度會在短時間內(nèi)急劇增加。
極高的溫度會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。 大量的電離氣體會完全把整個飛船包裹其中，不管是飛船的信號還是外界的信號都會被阻斷，這就意味著飛船與地方指揮部之間的通訊會在短時間內(nèi)被阻斷。 這是非常危險的，因為飛船的返回艙在返回地面之前，在高溫下本身就有可能會出現(xiàn)機(jī)械故障。 如果再失去了地面指揮部的指揮信號，就可能會導(dǎo)致飛船無法按照預(yù)定的軌跡順利降落。一旦出現(xiàn)意外，就會機(jī)毀人亡。
所以美蘇兩國的科學(xué)家一直在想辦法，希望可以攻克黑障區(qū)。但是，在近80年的時間內(nèi)，他們都沒有獲得任何的成果。 因為黑障區(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與大氣層產(chǎn)生摩擦所形成的一種特殊阻擋信號的區(qū)域。 除非我們能夠想辦法避免飛船在返回地面時與大氣層產(chǎn)生摩擦，否則，返回艙在落地之前，會與地面指揮塔失去信號就近乎是必然的。
當(dāng)時美蘇兩國的科研機(jī)構(gòu)想了兩種辦法來度過黑障區(qū)： 一種是為飛船的返回艙設(shè)立一種專門的外形；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，事實證明，這兩種辦法都沒有用。 后來，美蘇航天機(jī)構(gòu)又開始在返回艙上安裝功率更強(qiáng)的通訊與測量設(shè)備。但就算是這樣，也只能夠保證返回艙在返回時與地面指揮部門的信號時斷時續(xù)，想維持穩(wěn)定的信號溝通，完全沒可能。
所以，在一番努力以后，美蘇兩國的科學(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。 在過去幾十年的時間內(nèi)，任何國家的航天器在返回地球時，一旦路過黑障區(qū)，就只能是關(guān)停機(jī)械設(shè)備，靜待返回艙按照預(yù)定的軌道度過黑障區(qū)，再與地面恢復(fù)聯(lián)系。
所以，世界各大國的宇航員都是在頂著這種巨大的安全風(fēng)險在執(zhí)行宇航任務(wù)。在新世紀(jì)到來以后，美國、歐洲的科研部門不是沒有想辦法來解決這一問題，但效果一直不大。 直到2023年的時候，中國在這一技術(shù)領(lǐng)域獲得了突破。 中國成功獲得技術(shù)突破對中國來說，我們自然也是知道黑障區(qū)的存在的。況且，在最近20年的時間內(nèi)，中國的航天技術(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，還建立了屬于中國的空間站，天宮空間站，如今中國已經(jīng)常態(tài)化的在派宇航員到空間站駐扎了。
這就意味著我國的航天器會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)的阻礙來盡可能的維護(hù)中國宇航員的生命安全。 所以，在我國航天技術(shù)不斷發(fā)展的同時，國家也抽調(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)過了多年的努力，包為民教授確實搞出了一套行之可行的方案。在最開始的時候，包教授所率領(lǐng)的科研團(tuán)隊的研究思路與當(dāng)年美蘇兩國科研團(tuán)隊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，在周圍形成高溫等離子隔離帶。但事實證明，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)。從這兩個方面入手搞出一套新的度過黑障區(qū)的方案。 在包教授的努力之下，他的科研團(tuán)隊此前就已經(jīng)完成了對高超音速物體的精確跟蹤測量。
這就意味著在我國飛船的返回艙進(jìn)入大氣層，并且通過黑障區(qū)的時候，我們可以利用其他的一系列輔助性手段來時刻監(jiān)測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)對返回艙返回時飛行軌跡的有效判斷，我們就可以通過大規(guī)律的通訊信號輸出裝置不斷的向返回艙發(fā)出信號。 這些大功率信號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)備依舊無法實現(xiàn)對飛船返回艙的長期有效穩(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，包教授的團(tuán)隊還設(shè)計了一整套新型導(dǎo)航系統(tǒng)，讓飛船的返回艙可以減少對地面指揮中心的依賴。就算在沒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號的任務(wù)上。在2023年的6月4日，神舟15號載人飛船成功著陸東風(fēng)著陸場。 在神舟15號飛船帶著宇航員著陸時，我國的科技人員成功實現(xiàn)了對神舟15號飛船的有效跟蹤。
它在穿過黑障區(qū)的時候，也沒有失去信號。這就意味著中國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。 而在四個多月以后，神舟16號的宇航員在乘坐返回艙返回地球時，他們的返回艙也順利的穿過了黑障區(qū)，我國的地面指揮部門也沒有失去對神舟16號返回艙的信號。 這些消息無不意味著我國徹底突破黑障區(qū)就在眼前了，這對于我國航天事業(yè)的發(fā)展來說是有著積極作用的，這意味著未來中國的宇航員在返回地球時有了更多的安全保障。
要知道，培養(yǎng)一個宇航員，可是要花不少錢的。 宇航員培養(yǎng)有多難其實，只要無法突破黑障區(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，因為每一個宇航員在返回地球的時候都會遭上這一劫。
雖然在近幾十年的時間內(nèi)，很少會因為黑障區(qū)出現(xiàn)安全事故，但萬一有一天真的出現(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。 比如說美國。美國培養(yǎng)一個合格的宇航員要花費(fèi)超過十個億美元，因為這些宇航員本身都久經(jīng)訓(xùn)練，他們有不少都是來自于各個大學(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境時盡快處理險情。所以每一個合格的宇航員都是當(dāng)之無愧的多面突擊手。 而我國的宇航員不像美國那樣，可能會在民間招募。中國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飛行員。
而我國的航天事業(yè)搞了幾十年，花費(fèi)了那么多的錢，攏共加起來也只培養(yǎng)出了不到40名宇航員，中國可是一個有著整整14億人口的國家。 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，70億地球人，只能出400個合格的宇航員。 這些宇航員每一個都是當(dāng)之無愧的人類精英，每損失一個，對于一個國家來說都是傷筋動骨的。
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候少一重危險。 所以，從科學(xué)層面上來看，我國的科研團(tuán)隊基本突破黑障區(qū)是值得稱贊的成就。 這也再次證明了我國在航天技術(shù)領(lǐng)域確實已經(jīng)達(dá)到了世界一流的水平，一些能夠困擾美國的技術(shù)難題都難不住中國。
也相信在國家的大力推動之下，未來中國航天技術(shù)的發(fā)展速度還會更快，我們應(yīng)該對此有充分的信心。
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