神舟十九号成功发射,为何升空过程中,能避开惊心动魄的黑障区

寄风来看趣事 2024-11-01 16:54:57

2024年10月30日凌晨,我国酒泉卫星发射中心严阵以待。

伴随着巨大的轰鸣声,搭载神舟十九号飞船的长征二号F遥十九运载火箭拔地而起,直冲云霄。

火箭尾部喷射出橘红色的火焰,在漆黑夜空的衬托下格外壮观。

观看直播的观众无不为之振奋,纷纷为中国航天事业的又一次成功而喝彩。

神舟十九号发射现场

载人航天新征程

神舟十九号的主要任务目标是与神舟十八号乘组完成在轨轮换、开展空间科学与应用实验、

实施航天员出舱活动、进行货物进出舱、安装与回收空间站设备。

并且机组成员中,还有中国首位女性飞行工程师王浩泽,她将与90后飞行员宋令东,70后的蔡旭哲一起完成任务。

神舟十九号飞行员:王浩泽、宋令东、蔡旭哲(排名不分先后)

与之前的神舟十八号任务相比,神舟十九号在技术和科学实验方面都有了进一步的提升和创新。

然而,就在人们为神舟十九号的成功发射欢欣鼓舞之际,

不少人也想起了2023年6月4日,神舟十五号返回舱着陆时遇到的"黑障区"现象。

神舟十五号升空

那天地面指挥中心的工作人员屏息凝神,紧盯着大屏幕上不断变化的数据。

突然,当返回舱在进入大气层时,屏幕上的信号指示灯由绿转红,通信中断了!

整个指挥大厅瞬间陷入一片寂静,空气仿佛凝固了。所有人都屏住呼吸,等待着与返回舱重新建立联系的那一刻。

地面指挥中心

这段时间虽然只有短短几分钟,却让人感觉度日如年。

过了几分钟,信号重新恢复,大家才长舒一口气,紧绷的神经终于得以放松。

事后,航天专家专门对此事进行了讲解,当时飞船遇到的是常见的"黑障区"现象。

在航天界,这种现象还被称为“黑色五分钟”,是航天飞行中最难以解决的问题之一。

那么,"黑障区"有没有科学解释呢?为什么会出现这种现象?

航天博物馆

“黑障区”的科学解释

所谓"黑障区",是指航天器在返回地球过程中,由于高速进入大气层而出现的一段特殊时期。

在这个阶段,航天器表面会形成一层高温等离子体鞘,导致无线电信号无法穿透,从而造成与地面的通信中断。

航天器经过黑障区模拟

"黑障区"主要有三个特征:首先是强烈的震动,航天器在高速穿越大气层时会受到巨大的空气阻力,造成剧烈颠簸;

其次是极高的温度,摩擦生热使得舱体外表面温度可达数千度;

最后就是我们前面提到的通信中断。

黑障区模拟

这种现象通常发生在距离地面60-80公里的高度范围内,持续时间大约3-5分钟。

虽然时间不长,但却是航天任务中最为危险的阶段之一。

比如在美国“阿波罗登月”计划中,航天员返航时,就经历了黑障区。

美国阿波罗航天器

1967年,同样是美国航空局,他们在进行X15高速飞行器测试时,飞行员不幸进入了“黑障区”,差点闹出人命。

而且不单单是航天飞行器,洲际导弹也会经历“黑色五分钟”,不过导弹在黑障区内也不会被防空系统发现,成了一种天然的“隐形保护”。

航天飞船解体

好多西方国家都想解决黑障区难题,但都失败了。

面对"黑障区"这一挑战,中国航天科技工作者们并没有退缩,也进行了积极探索。

那么,既然返回过程中会遇到"黑障区",为什么神舟十九号在发射过程中却没有经历这一现象呢?

航天器返航

中国的航天实力

这里面的首要原因还是中国的技术进步。我国早在2023年就在这一技术上取得了进步。

之后这一技术就用在了神舟十五号飞船上,飞船成功穿越黑障区,并且还能在地面稳定追踪。

后来经过技术调整,我国还实现了在黑障区内对高音速物体的追踪,让航天领域有了更强的安全保证。

神舟十九号发射实拍

2024年6月25日,嫦娥六号就使用了这一技术,雷达成功实现了返航的精准追踪,为以后航天事业的发展奠定了基础。

此后再发射飞船,我们就没有再担心这一问题。

航天器着陆

其次,从发射和返回的速度特点来说,航天器的速度是从零逐渐增加的。当飞船穿越大气层时,其速度还没有达到形成等离子体鞘的程度。

相比之下,返回过程中的航天器速度则要快得多,往往高达每小时2万多公里。

正是这种高速造成了等离子体鞘的形成,进而导致了"黑障区"的出现。

航天飞船在外太空

此外,高层大气的密度也是一个重要因素。

发射时,飞船是从稠密的低层大气向稀薄的高层大气运动,而返回时则恰好相反。

这种密度差异也影响了"黑障区"的形成。

不过,需要注意的是,虽然发射过程中不会出现典型的"黑障区",但仍然会有短暂的通信中断。

模拟飞船经过黑障区

这主要是由于火箭尾焰的影响,通常持续时间在20秒左右。与返回过程中长达数分钟的通信中断相比,这种短暂中断的影响要小得多。

多年来,我国在应对"黑障区"方面积累了丰富的经验和技术。

神舟系列飞船的可靠性不断提高,已经成功完成了多次载人航天任务。

中国航天

同时,我国还开发了先进的返回舱定位跟踪技术。

即使在通信中断期间,地面工作人员仍能通过各种手段准确掌握返回舱的位置和状态。

这些技术的进步大大提高了航天任务的安全性,为我国航天事业的持续发展奠定了坚实的基础。

随着神舟十九号的成功发射,中国航天事业又向前迈进了一大步。

神舟十九号飞行员与十八号飞行员会面

从最初的"东方红一号"卫星到如今的载人航天,中国航天人用智慧和汗水书写了一个又一个奇迹。

未来,我们有理由相信,中国航天事业将继续蓬勃发展,为人类探索宇宙的伟大事业做出更大贡献。

中国航天事业

在这个过程中,"黑障区"等技术难题将不再是阻碍,而是推动我们不断前进的动力。

正如一位航天专家所说:"每一次挑战都是一次机遇,每一个难题都是一个进步的契机。"

让我们共同期待,在不久的将来,中国航天事业能够再创辉煌,为人类探索宇宙的伟大征程贡献更多中国智慧和中国力量!

参考信源:

新京报:“亦庄智造”护航神舟十九号成功发射

光明网:神舟十九号载人飞船发射取得圆满成功 三名航天员顺利进驻中国空间站

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