文 | 渣叔罗影

编辑 | 渣叔罗影

2022年4月16日09时56分，神舟十三号载人飞返回舱成功降落在东风着陆场，经现场医护人员确认后，翟志刚、王亚平、叶光富三名宇航员身体状态良好，本次神舟十三号载人飞行取得了圆满成功。

从太空中到重回祖国怀抱，过程中经历了许多艰难险阻，但好在神舟十三号经受住了考验，安全地带回了三名宇航员。

根据现场传回的画面来看，神舟十三号的外壳有明显的灼烧痕迹，有的地方被烧到发黄发黑，隔热瓦也有些脱落，这是由于大气摩擦燃烧的高温导致的。

但奇怪的是，最近印度飞船也成功着陆，不过跟我们的神舟十六号载人飞船相比，印度的飞船返回舱看上去就和新的一样，完全看不到烧灼的痕迹，实在是令人匪夷所思。

同是飞船着陆，为什么印度的返回舱不发黑，难道他们的技术比我们厉害吗？

说实话，第一次看到这个新闻的时候，很多航天科技爱好者的朋友都表示疑惑，返回舱坠落时与大气摩擦，是任何材料都不能避免的事情，但从实际情况来看，印度的飞船表面毫发无伤面，实在是反常识。

为了弄清这个问题，我们首先要探讨一下燃烧的本质，简单来说，燃烧就是一种常见的化学反应，氧气与其他物质相互作用的过程，通常伴随着火焰、烟雾和释放热能。

需要注意的是，燃烧需要最基本的三个要素，也就是可燃物、氧气和着火点，这三点缺一不可，否则不会出现火焰。

相信很多人都知道流星雨这一自然现象，即便没有亲眼见过，也在网络媒体上对其有一定的了解，实际上，流星就是来自外太空的石头，他们被地球引力俘获，随后绕轨道公转，最终沉入大气，落到地球表面。

据科学家统计，地球每天都有将近50吨陨石到访，这个数据来源于NASA的官方网站，很多人开始好奇，既然每天都有这么多陨石，那么为什么我们普通人感觉不到呢？

原因非常简单，就是因为这些陨石的体积太小，在经过大气层时，已经被消耗殆尽，真正能落到地面上的，仅占很少一部分，按照比例换算下来，大约是50多颗，再加上地球海洋面积大，只有极少数陨石能被人们遇到。

当陨石从太空中进入地球的大气层时，会因为与大气分子碰撞而产生热量，导致大气层中的空气被压缩并加热并开始燃烧，这一现象被称为陨石入射或陨石坠落。

随着陨石表面的空气压强增大，温度也急剧上升，在微观视角下，分子开始解离，分裂成各种原子和离子，由此产生耀眼的光芒，形成了陨石周围的明亮光束，这就是我们俗称的流星雨，其学名叫做陨石火流。

很多人认为，石头不是可燃物，正常情况下根本不可能燃烧，然而实际情况并非如此，陨石中含有许多有机杂质，在大气层中剧烈摩擦，仍然可以达到燃烧条件，甚至有许多石头被高温融毁，人们捡到的陨石有很多都是燃烧充分的陨石残渣。

陨石如此，搭载航天员的返回舱也是如此，因此，返回舱外表的防热涂层就显得非常重要，如果没有防热涂层，返回舱可就变成一个封闭的铁锅了。

所以航天材料的价格十分昂贵，有时候光是前期研发，就要花掉数十亿美元的资金，最令人难受的是，大多数航空材料都是不能重新回收利用的，其中有一部分被留在太空，另一部分则是落入大海，打捞成本过于高昂。

2020年，莫斯科国立科学技术大学（NUST）的科学家取得了一项巨大突破，他们通过研究和调试，得到一种耐高温的材料，在这之前，最耐热材料是由伦敦大学的几名学者研究完成的。

学生通过激光设备，计算得出ha合金，并且调配出一种新型材料，可以耐受4000摄氏度的高温，这是极其夸张的，毕竟太阳表面温度也就六千多摄氏度，这相当于太阳的三分之二，已经很厉害了。

莫斯科国立科学技术大学（NUST）的科学家正是基于这一原理，造出了更耐高温的陶瓷材料，其熔点大概比前者高100多摄氏度，研究人员表示，这种材料可以和其他物质进行掺杂，从而获得更耐高温的材料，这对人类探索太空来说，有着不可估量的科学意义。

飞船返回舱的外壳材料正是采用这种特殊的耐热材料，以保护舱内的乘员和设备免受高温的侵害，这些材料的关键特性，可以承受极端的高温高压环境。

过去几十年里，常见的返回舱外壳材料可以说是五花八门，比较常见的有碳复合材料，这是一种由碳纤维和树脂组成的复合材料，具有轻质、高强度和耐高温的特性，用于飞船外壳的热防护层再合适不过。

值得一提的是，碳复合材料能够在高温下保持结构完整性，并且具有优秀的导热性，可以分散热量，另外还有耐热陶瓷，如碳化硅和氧化锆，它们同样具备优秀的耐高温性能，能够减轻外壳受热的损坏的风险。

还有一种就是热屏蔽瓷砖，在飞船外壳贴上一层这样的瓷砖，可以大幅降低导热性，把热量从外壳表面分散到大气中，起到很好的隔绝作用，保持舱内温度在安全水平。

近几年，印度航天局还在外壳上涂了专业的热屏蔽涂层，这些涂层能够反射和分散大气再入时的高温，这些涂层通常含有金属材料，它们在燃烧过程中融毁脱落，也能起到很好的隔热效果。

细心的人已经发现，世界上大多数国家的飞船返回舱都有相似的外形设计，这是因为飞船外壳的设计和结构也能起到一定的散热作用，最典型的就是锥形和球形，这种设计可以减少飞船在大气层受到的大气摩擦和震动，确保热量不会在同一个地方大量堆积，融毁返回舱的电子设备。

按照国际规定，飞船返回舱必须能够从太空进入地球的大气层，再到达地面时，磨损不能超过三成，锥形或球形外壳具有良好的气动稳定性，有助于飞船在降落过程中保持稳定。

再加上返回舱有减速伞，可以大幅降因为大气摩擦产生的热量，同时可以给驾驶员足够长的反应时间，以便选择降落地点，减小地面工作人员的压力。

根据中国航天局官方网站发布的参数来看，神舟十三号采用的是金属加防热壁板的结构，但具体的材料涉及到机密，并没有进行公开，有分析人士指出，中国在材料科学领域一直走在世界前沿，尤其是航天领域，比美国的还要高级。

在飞船降落过程中，最高只有2000多摄氏度的高温，而我们的航天材料，可以耐受3000多摄氏度，正常情况下基本不会有损耗，安全性几乎是天花板级别。

有媒体报道，印度返回舱的设计材料和中国类似，至于他们的载人飞船为什么不会烧黑，其实是因为他们的返回舱下落轨道不同，印度进入大气层的时间比较短，还没等飞船烧出痕迹，就开伞降落了。

相比之下，中国的神舟13号飞船返回舱是从太空进入大气，并且着陆点较远，与大气层接触时间较长，表面的隔热瓦都烧黑了，这是很正常的事情。