神舟十九号发射成功!过程中并未遭遇可怕的黑障区,这是为何?

巴普罗的独白 2024-11-13 14:45:08

10月30日凌晨,神舟十九号飞船,搭载着三位航天员发射升空。

不过话说回来,发射过程太顺利了,整个发射过程中似乎缺少了一个关键“环节”。

神舟十九号并没有像之前返航的飞船那样,经历恐怖的黑障区!

难道地球大气层的黑障区平白无故地消失了吗?黑障区又到底是什么,有多可怕呢?

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黑障区:神秘莫测的"空中陷阱"

黑障区是指飞船返回地球时,在35-80千米高空遇到的一种特殊现象。

当飞船以超高速(通常在7-8马赫,即音速的7-8倍)与较为稠密的大气层剧烈摩擦时,飞船周围的空气会迅速被加热到2000摄氏度以上。

在如此高温下,空气中的分子会发生电离,形成一层由带电粒子组成的等离子体。

这层等离子体就像一个"电离鞘",会严重干扰无线电波和雷达信号的传输,就像把一块厚厚的毛玻璃罩在飞船外面。

黑障区

地面指挥中心和飞船上的雷达都无法穿透这层"屏障",导致双向通信中断,地面无法跟踪到飞船的准确位置和状态。

这种"失联"状态通常会持续4-5分钟,飞船处于完全自主飞行的"盲飞"阶段。

没有地面指挥的支持,飞船的一切都要依靠预先设定的程序和航天员的操作经验。

万一出现任何差错,后果不堪设想。因此,黑障区一直被认为是飞船返回过程中最危险、最考验航天员应变能力的阶段。

尽管黑障区只有短短几分钟,却可能关系到整个飞行任务的成败,甚至航天员的生命安全。

要想安全穿越黑障区,就必须在飞船设计、材料选择、飞行轨道规划等方面做足准备。

同时还要尽可能提高地面与飞船之间的通信和跟踪能力。

然而,发射升空时飞船根本不会遇到黑障区。

发射升空为何不惧黑障区?

在发射升空时,飞船并不会遇到黑障区。

这是因为,在飞船穿过稠密大气层时,速度还没有快到足以引发空气剧烈电离的程度。

通常,只有当飞船达到第一宇宙速度(约7.9公里/秒)并脱离大气层时,才不再受到大气阻力的影响。

相比之下,飞船返回地球时要减速降落,必须再次穿越稠密大气层,因此不可避免地要经历黑障区。

中国航天人为了克服黑障区通信和跟踪的难题,开展了一系列创新研究。

他们对现有的雷达系统进行了优化和改进,特别是采用了相控阵雷达技术。

这种雷达通过调整天线的相位和振幅,可以灵活控制电磁波的发射方向和形状,能大大提高了信号的穿透力,增强了雷达的探测和跟踪能力。

但在多云等恶劣天气条件下,雷达信号可能还是会受到较大影响。

中国科研人员为此发展了光学跟踪技术,利用红外、激光等手段,对飞船进行跟踪和测距。

这些方法不受云层遮挡的影响,可以弥补雷达的不足,实现全天候、全方位的飞船监控。

通过建立精确的数学模型和仿真实验,科研人员成功地找到了一些降低等离子体干扰的方法,并将其应用到飞船跟踪和通信系统的设计中。

而神舟十五号飞船返回地球的过程充满挑战,却还是精确着陆,充分证明了这一技术的成熟。

飞船在大气层中的速度变化非常剧烈,从超过第一宇宙速度(7.9公里/秒)迅速降低到几百米每秒。

由于飞船以数倍于音速的高超音速飞行,会不断激发产生强烈的激波,对飞船的结构强度和稳定性是非常有考验性的。

尽管面临种种不利因素,神舟十五号飞船还是以极高的精度安全着陆。

据官方报告,飞船的实际落点与预测位置的偏差非常小。

来自中国的“如来神掌”

即使在飞船打开降落伞,飞行轨迹受到影响的情况下,地面系统依然能够准确跟踪和测量飞船的位置和状态,确保飞船在指定区域内安全着陆。

其中一个关键思路,是设法降低等离子鞘的电子密度。

通过在飞船表面涂覆特殊材料,或利用电磁场对等离子体进行调控,可以有效减少电离层对无线电波的吸收和散射。

这些方法相当于在飞船和地面之间开辟了一条"隧道",使得通信信号能够穿透等离子鞘,实现稳定的信息传输。

这些突破性的进展,不仅在载人航天领域意义深远,更对军事领域产生了广泛影响。

将极大地促进高超音速飞行器和武器的发展,提升其在复杂电磁环境下的作战能力。

反导防御和反航母导弹的精度可望大幅提升,达到米级水平。

官方权威的消息来源和记者的专业背景,更是为这些信息的可靠性提供了有力保障。

神舟十五号的成功着陆,不仅证明了中国在解决黑障区通信和跟踪问题上已经走在了世界前列。

黑障区一直是制约高超音速飞行器和弹道导弹发展的一个关键瓶颈。

具体来说,借助先进的跟踪和通信技术,地面指挥中心可以对高超音速飞行器和导弹实施全程监控和指挥,及时修正弹道偏差,确保其精确命中目标。

稳定可靠的黑障区通信,也让飞行器在电磁对抗环境下的生存能力大为改观。

它们可以及时接收地面指挥中心的指令,调整飞行姿态和轨迹,有效规避敌方的反制措施。

黑障区就像在浓雾中行驶,既看不清前方的路,也无法与外界取得联系。

中国在黑障区技术上的突破,正可谓现代版的"如来神掌"。

所以成为航天领域的一大挑战,根本原因在于它对飞行器的通信和跟踪能力提出了极高要求。

中国航天的黄金时代

中国在黑障区技术上取得的突破性进展,凝聚了几代航天人的心血和智慧。

黑障区技术的突破,将大大提高航天器的安全性和可靠性,为人类进一步探索月球、火星等深空目标扫清障碍。

中国航天事业正处在快速发展的黄金期。

从"嫦娥"到"天问",从"北斗"到"神舟",一个个令世人瞩目的成就,展现了中国航天的非凡实力。

神舟十八号预计11月初返回

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参考资料

[1] 【环球网】——《神舟十七号飞船返回舱离开“黑障区” 航天员状态正常》

[2] 【北青网】——《神舟十六号飞船进入黑障区》

[3] 【百科】——《【黑障区】飞行器以很高的速度返回大气层时在一定高度区域中断联络的区域》

[4] 【央视新闻】——《120秒高燃回顾神舟十九号发射全程》

[5] 【央视网】——《全过程精彩回顾 走进神舟十九号载人飞行任务纪实》

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