黑障问题是世界级难题,美国为了攻克航天屏障,苦苦研发了90年的时间,依然没能完全解决,还没有获得想要的结果,那么黑障究竟有多厉害?什么是黑障?
航天器要返回地球时,高速行驶穿越大气层,会出现通信中断的情况,中国是世界上首个能顺利突破这个技术难题的国家,成功在神舟15号返回地球时,实时向全球直播盛况。
而且通信状态良好顺畅,保障了宇航员和国家航天指挥中心的联系,要知道这样的稳定通信状态,是全球科学家们,奋战了几十年都没能解决的,美国更是研究了90年都没能突破。
高速状态开始降低飞驰速度,为了让地球的引力重新掌控飞行器,快速的激波摩擦,出现热效率反应,就会对航天器的外部产生高温的影响,但是速度降低,也不能低于10马赫的速度,但是只要达到这个速度,就会出现黑障的情况,摩擦达到几千度的高温,包裹在航天器四周,让这个区域的温度无法散热,导致隔热层失灵的可能也存在,甚至对航天器内部的设备也造成严重的故障,出现危险的可能也是存在的。
高温的屏蔽,让信号无法输送,更无法穿透这个区域,于是宇航员就失去了和地球指挥中心的联系。
这个黑障范围一般的位置,都在地球距离太空高度为35公里到80公里左右的区域,这个空间内,因为航天器高速飞驰,和大气层发生了高速剧烈摩擦,导致高温气体和航天器的外部材料出现了一层等离子体,这时气体和高温就出现难以摆脱大气粘度的情况,其他被烧蚀后导致温度更高,形成等离子体鞘效应,因此会形成一个局部的屏蔽环境,让电磁波等出现干扰,地面和航天器之间的通信就中断了。
世界各国很多科学家,都在致力于如何突破这个屏蔽的状态,实现通信不被中断的功能,为此美国的研发团队不停接力,研发了80年到90年的时间,都没能突破取得想要的结果。
如果等待黑障自己消除,需要等待航天器的飞行高度持续下降,同时温度也在下降,等离子体鞘效应解除之后,黑障的影响就消失了,但是自然等待的时间里,宇航员会出现不同的情况,一旦有突发的故障,难以及时解除,会造成很严重的安全威胁。
我国科研团队,率先找到了解决的办法,需要特殊技术能够应对这个黑障区,采用提高信号频率和功率的办法,直接让信号穿透屏障区域,使用毫米波加上激光等技术的结合,穿透等离子体鞘造成的屏蔽障碍,形成了更为良好的通信状态。
从而无论航天器的返回路径是如何的轨迹,都能全程和地面指挥中心,保持良好的通信,实现全程监控和指挥,从而能保证宇航员的安全返回。
中国已经完全突破的黑障,不仅震动整个国际航天界,更是实际解决了航天困扰已久的世界级难题,甚至超过美国率先实现了该技术的突破。
现在中国能够让高速飞行的飞行器,在穿越大气层时,解决再入大气层的高速摩擦产生还黑障的问题,能够为全球的同类型研究,做出更领先的尝试,也打下优秀的样本。我国团队在地球上模拟了黑障的形成,打造一个适合测试和做出试验的环境,高度还原黑障的区域特质,从而通过各种办法,去解决如何穿越黑障的问题。
因此我国团队特意打造一个重达90吨,直径达到了7米的真空暗室实验室,高度模拟内部几千度高温环境,具有等离子体,甚至不断在进行,如何让通信信号穿越这些阻碍的研究,甚至早在我国的神舟一号问世前,就开始了此项研究,直到我国的神舟15号飞船,终于使用上这项高科技,惊艳了全球。
目前为止中国是世界上唯一,公开表示自己突破黑障技术的国家,美国都不能完全解决这个问题。在美苏冷战和军备竞赛时期,这两个国家都在紧盯着黑障问题在研发技术,但是很遗憾,这两个国家都没能得到突破,甚至美国又在后期和日本联合研发,也依然没能得到进展。
通过黑障技术的专利技术,体现出中国的航天科技不断迅猛发展,综合水平也得到了更进一步的提高。
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