神舟功臣：有隔热罩的生死530秒

摘要： 飞船再入大气时的速度达到7.8公里/秒。在如此高的速度下，大气层和飞船表面发生强烈的摩擦作用，使得飞船表面的温度高达2000度以上，这个过程大概持续约530秒。为了保护船舱里的宇航...

飞船再入大气时的速度达到7.8公里/秒。在如此高的速度下，大气层和飞船表面发生强烈的摩擦作用，使得飞船表面的温度高达2000度以上，这个过程大概持续约530秒。为了保护船舱里的宇航员，将舱内温度控制在30摄氏度以内，什么材料可以实现这种作用呢？？？请看下文！

神舟十二号的顺利返回让国内外大众再次看到了伟大中国的潜力，以及十多年来载人航天所取得的成就。当然这些技术实际上是国家科技综合实力的表现，军事技术也会涉及其中！神舟的安全发射和归来，是成千上万名科学家的贡献。

这里我想陆续和大家分享一下其中的无名英雄！本期分享主题：神舟无名功臣之-隔热衣-------“”热防护材料“”！

先看几张图：

刚研制的返回舱

发射返回后的样子

刚出厂时银光闪闪，历经大气层摩擦燃烧后变成了破烂黑……大气与船体间强烈的摩擦使飞船表面的温度高达2000度以上，整个再入过程有530秒…… 生死一瞬间！

航天史上有一个特别著名的事故：2003年2月1号，哥伦比亚航天飞机在返回过程中解体爆炸，7名航天员全部丧生。事故分析得出的原因就是因为航天飞机的左翼前缘的防热材料隔热瓦上面有一个缺陷。

另外苏联也有一次返回舱出现事故，减速装置未打开，返回舱重重地砸落下来。打开舱门，里边只剩下一只烧焦的脚……其它全烧没了！

所以神舟乘员们能够安全往返于天地，首先要归功于它-------保护舱体不被烧化的热防护层！

中国航天科技集团有限公司一院703所创新研制了三种材料，分别是（1）超轻质的蜂窝增强低密度烧蚀防热材料、（2）连续纤维增强中密度防热材料和（3）超轻质大面积防热涂层材料。这三种材料协同作战（多层汉堡式分布）。

在探测器着陆的时候，材料表面与大气摩擦并发生复杂的物理化学反应，在此过程中带走大量的热，同时材料内部还具有良好的保温隔热性能。虽然表面“热浪滚滚”，里面却依旧“凉爽宜人”，有效保护探测器不被烧坏。

当然，还有一种特殊的防护方式： 热疏导式。这个主要是依据装备形状，通过大量的计算机仿真，实现对气流流型的优化，从而降低摩擦生热。

蜂窝热防护材料

疏导式热防护模型图

热防护层是几乎所有飞行器都需要配置的结构层，不过因为各自的作用、工作状态要求不同而性能不同。例如我们的神舟系列需要绝对的高热防护要求和力学强度要求；战斗机需要隐身性能和力学性能要求……返回舱的设计实际上也考虑其结构优化，真正的摩擦生热面在其底部！所以直播时我们看到仓底一开始就是黑色！那就是绝热垫！

高性能和小质量目前仍然是极难调和的两个问题。按照我们文献调研结果

防护层近似1/5的质量占比，如果能再次降低一些，那飞船各方面的性能将有再次提升的空间！

总之，隔热防护罩在返回舱再入大气层的530秒中保证了航天员的生命安全，也就是说他的生命只有短短530秒……。可谓“生如昙花”但又“重如泰山”！

所以 学材料的学子和研究人员们，你们的未来应该也可以在这里！

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