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中國攻克世界級難題,老美研究90年都沒結果,它到底有多厲害?

2024-09-11科學

黑障問題是世界級難題,美國為了攻克航天屏障,苦苦研發了90年的時間,依然沒能完全解決,還沒有獲得想要的結果,那麽黑障究竟有多厲害?什麽是黑障?

航天器要返回地球時,高速行駛穿越大氣層,會出現通訊中斷的情況,中國是世界上第一個能順利突破這個技術難題的國家,成功在神舟15號返回地球時,即時向全球直播盛況。

而且通訊狀態良好順暢,保障了太空人和國家航天指揮中心的聯系,要知道這樣的穩定通訊狀態,是全球科學家們,奮戰了幾十年都沒能解決的,美國更是研究了90年都沒能突破。

為什麽航天器在穿越大氣層時,會出現訊號中斷呢?

高速狀態開始降低飛馳速度,為了讓地球的重力重新掌控飛行器,快速的激波摩擦,出現熱效率反應,就會對航天器的外部產生高溫的影響,但是速度降低,也不能低於10馬赫的速度,但是只要達到這個速度,就會出現黑障的情況,摩擦達到幾千度的高溫,包裹在航天器四周,讓這個區域的溫度無法散熱,導致隔熱層失靈的可能也存在,甚至對航天器內部的裝置也造成嚴重的故障,出現危險的可能也是存在的。

高溫的遮蔽,讓訊號無法輸送,更無法穿透這個區域,於是太空人就失去了和地球指揮中心的聯系。

這個黑障範圍一般的位置,都在地球距離太空高度為35公裏到80公裏左右的區域,這個空間內,因為航天器高速飛馳,和大氣層發生了高速劇烈摩擦,導致高溫瓦斯和航天器的外部材料出現了一層電漿,這時瓦斯和高溫就出現難以擺脫大氣粘度的情況,其他被燒蝕後導致溫度更高,形成電漿鞘效應,因此會形成一個局部的遮蔽環境,讓電磁波等出現幹擾,地面和航天器之間的通訊就中斷了。

世界各國很多科學家,都在致力於如何突破這個遮蔽的狀態,實作通訊不被中斷的功能,為此美國的研發團隊不停接力,研發了80年到90年的時間,都沒能突破取得想要的結果。

如果等待黑障自己消除,需要等待航天器的飛行高度持續下降,同時溫度也在下降,電漿鞘效應解除之後,黑障的影響就消失了,但是自然等待的時間裏,太空人會出現不同的情況,一旦有突發的故障,難以及時解除,會造成很嚴重的安全威脅。

中國科研團隊,率先找到了解決的辦法,需要特殊技術能夠應對這個黑障區,采用提高訊號頻率和功率的辦法,直接讓訊號穿透屏障區域,使用公釐波加上雷射等技術的結合,穿透電漿鞘造成的遮蔽障礙,形成了更為良好的通訊狀態。

從而無論航天器的返回路徑是如何的軌跡,都能全程和地面指揮中心,保持良好的通訊,實作全程監控和指揮,從而能保證太空人的安全返回。

中國已經完全突破的黑障,不僅震動整個國際航天界,更是實際解決了航天困擾已久的世界級難題,甚至超過美國率先實作了該技術的突破。

現在中國能夠讓高速飛行的飛行器,在穿越大氣層時,解決再入大氣層的高速摩擦產生還黑障的問題,能夠為全球的同型別研究,做出更領先的嘗試,也打下優秀的樣本。中國團隊在地球上模擬了黑障的形成,打造一個適合測試和做出試驗的環境,高度還原黑障的區域特質,從而透過各種辦法,去解決如何穿越黑障的問題。

因此中國團隊特意打造一個重達90噸,直徑達到了7公尺的真空暗室實驗室,高度模擬內部幾千度高溫環境,具有電漿,甚至不斷在進行,如何讓通訊訊號穿越這些阻礙的研究,甚至早在中國的神舟一號問世前,就開始了此項研究,直到中國的神舟15號飛船,終於使用上這項高科技,驚艷了全球。

目前為止中國是世界上唯一,公開表示自己突破黑障技術的國家,美國都不能完全解決這個問題。在美蘇冷戰和軍備競賽時期,這兩個國家都在緊盯著黑障問題在研發技術,但是很遺憾,這兩個國家都沒能得到突破,甚至美國又在後期和日本聯合研發,也依然沒能得到進展。

透過黑障技術的專利技術,體現出中國的航天科技不斷迅猛發展,綜合水平也得到了更進一步的提高。