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惊心动魄!神十四遭遇“黑障区”,返回舱温度达2000℃,信号全无

 科普观 2022-12-04 发表于山东

在万众瞩目之下,神舟十四号三名宇航员终于返回!

神舟十四号宇航员

有这样一句俗话,“外行人看热闹,内行人看门道”,这句俗话用在神舟十四号身上,再合适不过。

说起来你可能不敢相信,神舟十四号返回舱的整个返回过程看似简单。但实际上,返回舱在返回过程中,却会遭遇到各种各样的巨大威胁。

返回舱

其中,最大的威胁当属返回舱经历的“黑障区”

在返回过程中,返回舱进入“黑障区”后,在持续长达4-6分钟左右的时间段内,整个返回舱是信号全无的,跟外界完全断开了联系。

这个期间,可谓是十分的惊心动魄,稍有不慎,就极有可能导致重大事故的发生!

返回舱进入“黑障区”

那么,黑障区到底是什么?它的存在到底又有多可怕呢?

“黑障区”是什么?

神舟十四号返回舱在返回过程中,速度是极快的。

保持极快速度的目的,是为了更好地突破地球大气层,并成功返回地球。

轨道舱与返回舱分离

但是这样的速度,却又给返回舱带来了一个不可避免的威胁,也就是大川提到的“黑障区”

黑障区的名字很容易会给人造成一种,它是地球大气层结构的“错觉”,但是大川要告诉你的是,黑障区可并不是地球大气层的结构

黑障区并不是地球大气层的结构

在物理学中,地球大气层一般都是按照气温的垂直变化,被划分为的不同“层级结构”,自下往上分别是对流层、平流层、中间层、热成层(暖层),以及散逸层

黑障区并不属于地球大气层的结构,它只能算是一种“物理现象”。

大气垂直分层

导致黑障区这种物理现象产生的最根本原因,在于航天器穿过地球大气层时的速度

所以说,不止返回舱,就连往太空发射的火箭,只要速度足够快,也是会产生黑障区的。

火箭发射速度足够快,也会产生黑障区

但是由于火箭发射的速度,往往达不到产生黑障区的速度,因此我们几乎看不到火箭发射遭遇黑障区的情况。

“黑障区”是如何产生的?

说起来你可能不敢相信,返回舱在进入大气层时的速度,一度能达到7-12km/s

返回舱进入大气层速度能达到7-12km/s

这样的速度主要是为了能突破第一宇宙速度,重归地球“怀抱”。

但这样的速度实在太快,以至于在地球上空35-80千米的大气层间,返回舱表面会跟大气中的气体分子剧烈摩擦,导致2000℃左右高温的产生。

返回舱表面会产生2000℃左右高温

在这样的高温下,返回舱表面的化学分子,及其周围的气体分子,就会发生电离,变成游离的电离子。

而这层游离电离子是在高温下不断产生的,它们会像一道“屏障”一样,将整个返回舱“包裹”住,形成一种特殊的“电离子层”

此时此刻,返回舱也就进入“黑障区”了。

返回舱进入黑障区

就目前来说,我们所使用的通讯设备,基本都是通过电磁波进行信息传输的。

由于返回舱外面包裹了一层特殊的“电离子层”,这层“电离子层”会跟电磁波相互作用,导致穿过它的电磁波信号不断衰减,或是反射。

说白了,这就像天然的“信号屏蔽装置”一样,将通讯信号给彻底屏蔽了。这就是为什么,返回舱进入“黑障区”后,会信号全无的根本原因。

电离层反射电磁波信号的应用

而一般情况下,在大气层气体分子与返回舱的剧烈摩擦下,返回舱的速度会逐渐降低,等到了35千米左右的高度时,其速度就降到一定程度,表面温度也同样会下降到一定程度。

这样一来,包裹返回舱的“电离子层”便会消失,被屏蔽的信号也将重新恢复,返回舱也算是冲出“黑障区”了。

返回舱出“黑障区”

基于此,黑障区的范围基本被定义在了,地球上空35-80千米的大气层间。

“黑障区”的生死考验!

“黑障区”的可怕之处,不仅仅是信号全无的这段“真空”时期。更可怕的地方,在于返回舱表面的高温,以及返回舱内部,宇航员需要面对的巨大压力。

前面大川提到了,返回舱进入“黑障区”的温度是极高的,大概在2000℃左右。

返回舱表面温度高达2000℃左右

此时此刻,整个返回舱就像是一个火球一样。在这样高温之下,返回舱外部稍有破损,便极有可能导致整个返回舱的解体。

而值得一提的是,返回舱从进入到离开黑障区,通常需要长达4-6分钟左右的时间。如此长的时间,绝对是对返回舱质量的残酷考验。

当然,“黑障区”考验的还不仅仅是返回舱,对身处在舱内的宇航员来说,才是更大的考验……

对于身处舱内的宇航员才是更大的考验

返回舱进入“黑障区”后,所要经历的是一个急剧减速的过程,反馈到舱内宇航员的身上,就是一个压力负荷急剧攀升的过程

用通俗易懂的话来讲就是,此时宇航员身上可能会承受减速度带来的,超过自身体重至少4倍的压力。

要承受这样的压力,如果没有足够强硬的身体素质,是很难挺过来的……

宇航员将承受巨大压力

也正是因此,“黑障区”才被称作是,宇航员返航所要经历的“生死考验”

写在最后

虽然“黑障区”的存在非常可怕。

但能看到神舟十四号的三名宇航员顺利返回,我们所有人揪着的心,也将彻底落下。

刘洋返回地球

不过话说回来,不知道大家有没有注意到。

此前所有返回地球的宇航员,他们都有一个共同特征,那就是他们的面部是有明显肿胀的,而且在出舱后也是被抬着走的。

宇航员被抬着走

这究竟又是怎么回事呢?

别担心,点个关注,下一期文章内容,大川给大家揭晓答案。

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