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2760℃灼燒!美國繞月飛船將以時(shí)速3.8萬公里返回,隔熱罩有隱患

美國繞月飛船將返回 隔熱罩有何隱患

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按照計(jì)劃,北京時(shí)間4月11日早上8點(diǎn)07分,獵戶座飛船就要落進(jìn)圣迭戈外海了。NASA等這一天等了三年多??刹簧偃斯忸欀鵀椋w到月球背面"歡呼,忽略了一個(gè)事實(shí)——這趟任務(wù)真正的生死關(guān),不在去程,在回來的路上。

飛船從月球方向往地球趕,再入大氣層那一刻,速度是每小時(shí)3.8萬公里。拿個(gè)參照物比一比:步槍子彈出膛大概每小時(shí)3400公里,獵戶座是子彈速度的十倍還多??諝飧径悴婚_,直接被壓在飛船鼻子前頭,瞬間燒成等離子體,溫度沖到2760攝氏度。



我們平時(shí)坐的近地軌道飛船,回來時(shí)速度大概2.8萬公里。繞月回來多出這一萬公里時(shí)速,帶來的熱量可不是多三分之一那么簡單。熱載荷跟速度之間是指數(shù)關(guān)系,差這一截,隔熱罩承受的壓力翻了好幾倍。這也是深空返回比空間站返回兇險(xiǎn)得多的核心原因。

阿爾忒彌斯2號(hào)前半段飛得確實(shí)漂亮。它繞到了月球背面,4名宇航員親眼看見地球從月球邊緣慢慢升起來,傳回來的照片在網(wǎng)上刷屏好幾天。更重要的是,它打破了1970年阿波羅13號(hào)保持了五十多年的載人飛行最遠(yuǎn)紀(jì)錄。

紀(jì)錄是刷新了,照片是拍了,可載人航天有條老規(guī)矩:人出去了,必須活著回來。阿波羅年代是這樣,五十多年后的今天還是這樣。NASA心里比誰都清楚,獵戶座能不能扛住再入那幾分鐘,才是這趟任務(wù)的成績單。



偏偏就是隔熱罩這個(gè)環(huán)節(jié),前科不太好看。2022年12月,阿爾忒彌斯1號(hào)無人繞月飛完,獵戶座被從太平洋里撈上來,工程師檢查時(shí)發(fā)現(xiàn),底部隔熱罩的炭化層好幾個(gè)地方都崩掉了,脫落的方式跟設(shè)計(jì)預(yù)期完全不一樣。

NASA查了很長時(shí)間,給出的解釋是這樣的:隔熱罩外層是一種燒蝕材料,高溫下會(huì)釋放氣體,設(shè)計(jì)上這些氣體應(yīng)該往外慢慢排,同時(shí)把熱量帶走。但阿爾忒彌斯1號(hào)那次飛回來,熱量灌進(jìn)去的速度比氣體散出來的速度快,局部區(qū)域壓力憋高了,直接把表面撐裂,炭化層一塊一塊往下掉。



隔熱罩對飛船意味著什么?它是最后一層保命的殼子?;鸺鰡栴}可以啟動(dòng)逃逸塔,導(dǎo)航偏了可以修正軌道,通信斷了還有備份鏈路。隔熱罩不行,沒有備份,壞了就是壞了。2003年哥倫比亞號(hào)的教訓(xùn)太深刻了,一小塊泡沫砸壞了機(jī)翼隔熱層,再入時(shí)高溫氣體鉆進(jìn)去,七條命沒了。

那NASA憑什么還敢把4個(gè)活人裝進(jìn)獵戶座?阿爾忒彌斯1號(hào)的炭層雖然崩了好幾塊,但飛船艙內(nèi)溫度全程都在安全線以內(nèi)。問題是局部的、表層的,沒有燒穿到結(jié)構(gòu)里頭去。從工程角度說,隔熱罩"受了傷",但沒"失守"。

NASA這次也沒有照搬上回的返回路線。工程團(tuán)隊(duì)把阿爾忒彌斯1號(hào)的再入數(shù)據(jù)翻來覆去研究了一遍,專門調(diào)整了再入角度和路徑,縮短飛船在最高熱流區(qū)間停留的時(shí)長。目的很明確:少吃一點(diǎn)熱量,減小炭層異常脫落的可能。



但信心歸信心,質(zhì)疑聲一直沒消停。有熱防護(hù)領(lǐng)域的資深專家公開說過,光改飛行軌跡不動(dòng)硬件,等于是拿一次真人任務(wù)去賭修正方案管不管用。地面模擬再逼真,也沒辦法百分之百復(fù)刻真實(shí)深空再入的環(huán)境。這話不好聽,但在理。

整個(gè)阿爾忒彌斯計(jì)劃這幾年走得磕磕絆絆,從2022年首飛到現(xiàn)在,任務(wù)推遲了好幾輪,預(yù)算也漲了不少。批評的聲音國會(huì)山上一直有,納稅人也在盯著。這次阿爾忒彌斯2號(hào)不僅僅是一次技術(shù)驗(yàn)證飛行,它還得給公眾一個(gè)交代——花了這么多錢和時(shí)間,你們到底靠不靠譜?



4月11日濺落如果一切順利,隔熱罩沒出岔子,那后面的阿爾忒彌斯3號(hào)載人登月任務(wù)排期才有底氣往前推。可如果再入階段又出現(xiàn)裂紋或者碎片剝落,哪怕飛船最后安安穩(wěn)穩(wěn)落了水,NASA也得面對一個(gè)很尷尬的局面——三年前的問題改了半天,還是沒治利索。

國際上的月球競爭格局很明朗了。中國載人登月計(jì)劃穩(wěn)步推進(jìn),2030年前后實(shí)現(xiàn)載人登月的節(jié)奏一直沒變。誰能先站上去、安全回來,誰就在下一個(gè)十年的深空探索里占住主動(dòng)權(quán)。這個(gè)背景下,美國真的經(jīng)不起一次隔熱罩翻車。



再過不久,獵戶座就要以接近每秒11公里的速度撞進(jìn)大氣層。通信會(huì)中斷,地面什么都做不了,只能等。等降落傘打開的信號(hào)傳回來,這趟任務(wù)才算真正畫上句號(hào)。這最后八分鐘到底會(huì)交出一份什么樣的答卷,我們很快就知道了。

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