
神舟二十号下月回家!要闯 1000℃"火焰关",中国这波材料黑科技藏不住了
刷到神舟二十号要返航的消息时,突然有点感慨 —— 从今年上半年发射升空,这趟太空之旅已经走了 4 个多月,如今终于要在 10 月下旬踏上归途,落回东风着陆场了。
不过跟咱们坐高铁到站不一样,飞船回家可没那么 "准点"。现在具体哪一天、精准落到哪个位置还没定,毕竟太空里的 "返程窗口" 太讲究了。据说从空间站撤离后,它还得在地球轨道上多飞一阵,慢慢调整姿态,就像飞机降落前要绕圈找角度一样,必须卡准最合适的时机和位置再冲进大气层。要是差一点,搞不好就飘去别的国家,或者掉去大海里,想想都觉得这 "回家路" 真不容易。
而且最让人捏把汗的,是它要闯过一道 "火焰关"—— 再入大气层的时候,速度能飙到好几公里每秒,跟空气摩擦产生的热量能超过 1000℃,整个返回舱外面会被烧得黑不溜秋,活像刚从火炉里捞出来。之前看新闻里美国星链卫星掉下来,几百颗都是直接在大气层里烧成灰,对比之下更觉得神舟能平安回来太厉害了。
为啥会有这么恐怖的高温?其实跟航天器在太空飞行的原理有关。近地轨道的飞船能不掉下来,全靠接近 7.9 公里 / 秒的第一宇宙速度 "抗住" 地球引力。可太空不是绝对真空,还有稀薄的空气会产生阻力,时间久了飞船速度会慢慢降下来,高度也跟着掉;遇上太阳活动引发的地磁暴,空气密度变大,阻力更猛,好多卫星就是这么提前 "退休" 坠落的。神舟返回时虽然会用发动机减速,但速度依旧快得吓人,高温自然躲不开。
但大家也不用慌,咱们的返回舱早有 "护身铠甲"。外层涂的耐高温烧蚀材料特别厉害,能靠自己燃烧、分解把热量带走,就像给飞船穿了件 "防火衣";再加上密封的舱体设计,哪怕外面烧得焦黑,舱里的温度还是稳稳的,航天员和设备都能安全无恙。
不过中国航天从不止步于 "安全回家"。现在神舟飞的是近地轨道,未来咱们还要搞载人登月,到时候飞船从月球回来,速度接近第二宇宙速度,温度会突破 2000℃,现有的材料肯定不够用。好在咱们的科学家早有准备,最近已经搞出了新的 "黑科技"—— 一种基于碳纳米管的薄膜材料,能扛住 2600℃的高温,比传统材料强太多了。
听着就觉得厉害吧?这种材料做起来还挺有意思:先培育出垂直排列的碳纳米管阵列,再像抽蚕丝一样拉出薄片,叠一叠、缠一缠,就变成了又轻又能扛高温的复合材料。要知道以前的隔热材料,1500℃以上就容易失效,还又重又不隔热,现在这个新材料直接解决了大难题。更牛的是,咱们空间站还在帮着研发更厉害的耐热材料。天和核心舱里的无容器材料实验柜,前段时间把钨合金加热到了 3100℃以上,破了世界纪录!这种在地面根本做不到的实验,在太空里实现了,以后说不定能给飞船做更结实的 "防护盾",让咱们的航天事业走得更远。
等着 10 月下旬神舟二十号平安落地的好消息,也期待这些材料黑科技早日用上,看中国航天继续刷新惊喜!
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曹颖
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