嫦娥六号“黑科技”:突破“黑障” 实现全程通信

嫦娥六号“黑科技”:突破“黑障” 实现全程通信当航天器返回地球的过程中,地面指挥中心会不会有一段时间完全失去联系?这不是科幻小说里的情节,而是实实在在存在的问题——“黑障效应”。这个效应可是个硬骨头,航天器得忍受高温炙烤,宇航员也只能在高温中孤军奋战

嫦娥六号黑科技”:突破黑障实现全程通信

 嫦娥六号“黑科技”:突破“黑障” 实现全程通信

当航天器返回地球的过程中,地面指挥中心会不会有一段时间完全失去联系?这不是科幻小说里的情节,而是实实在在存在的问题——“黑障效应”。这个效应可是个硬骨头,航天器得忍受高温炙烤,宇航员也只能在高温中孤军奋战。不过,这个问题被嫦娥六号给攻克了,让我们一起来看看这个让美国都羡慕的黑科技吧。

 嫦娥六号“黑科技”:突破“黑障” 实现全程通信

航天器返回地球时,地面指挥中心可谓是“如临大敌”,全程紧盯屏幕,生怕错过任何一个细节。要知道,航天器从太空返回地球,风险可是大得很。一个小小的偏差就可能让它偏离轨道,甚至造成无法估量的损失。所以,指挥中心的监控是必不可少的,从进入大气层到成功着陆,每一步都得精确到秒。

 嫦娥六号“黑科技”:突破“黑障” 实现全程通信

然而,航天器在返回过程中会遇到一个让所有人头疼的问题——黑障效应。所谓黑障效应,就是当航天器高速穿越大气层时,会与空气剧烈摩擦,产生大量的热量。这时候,飞行器表面温度会飙升到2700度以上,周围的气体被烧得电离,形成等离子体鞘套。这层等离子体像一层“屏蔽”,把所有电磁波都挡在外面,导致航天器与地面的通信中断。这段失联期可是让人提心吊胆,尤其是宇航员,要在高温炙烤下忍受几分钟的“静默”,那种感觉真是说不出的煎熬。

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但就在6月25日,中国的嫦娥六号在内蒙古四王子旗成功着陆,震惊了整个航天界。为什么这么说?因为嫦娥六号在返回期间居然能与地面全程通信,彻底突破了黑障效应。这可是一个大大的进步,连美国都对此羡慕不已。

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那么,嫦娥六号是如何突破黑障的呢?我们得从电离现象说起。当航天器以极高的速度穿越大气层时,摩擦产生的高温会让飞行器表面和周围的空气分子电离,形成等离子体。等离子体可不是普通的气体,它会对电磁波产生吸收、折射、反射和散射的作用,导致飞船与外界的通信彻底中断。这层等离子鞘套就像是给航天器穿上了一件“隐形衣”,让地面指挥中心看不见、听不着。

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在黑障效应期间,航天器表面的温度能达到2700度以上,这可是比钢铁熔点还高的温度。航天员得在这么高的温度下保持冷静,迅速采取防热措施,隔绝高温的炙烤。要知道,这时候返回舱的结构很容易被高温破坏,任何一个小小的裂缝都可能带来致命的后果。宇航员必须穿上防护服,做好万全的准备,以应对可能出现的紧急情况。

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说到黑障效应的实际影响,不能不提神舟十六号的例子。2023年10月31日,神舟十六号返回东风着陆场时,进入了黑障区。那时候,地面指挥中心的屏幕上只剩下静默,没有任何信号传回来。指挥员们只能干瞪眼,心里默念“发现目标,发现目标”,直到几分钟后,才重新听到航天员的声音。这段时间简直像是在走钢丝,稍有不慎就可能酿成大祸。

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为了破解黑障效应,科学家们可是煞费苦心。以前的办法主要是依靠预先设定的制导导航和控制系统(GNC系统),让飞船能够自动突破黑障。但这种方法有很大的局限性,一旦出现意外情况,地面指挥中心也无能为力。

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如今,科学家们想出了新的解决方案,比如在飞行器表面涂抹特殊材料,或者改进返回舱的设计,以减缓黑障效应的影响。此外,还有一种更为先进的方法,就是改良返回舱的通信设备和测量设备,利用激光或毫米波穿透等离子鞘,恢复通信。这样一来,地面指挥中心就能实时监控航天器的状态,大大提高了安全性。

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在黑障效应的研究上,美国可是花了几十年时间,但收效甚微。而中国却在短短几年内取得了突破性的进展。这不仅是技术上的飞跃,更是对全球航天技术的一次巨大贡献。嫦娥六号的成功不仅让中国在国际航天界占据了重要地位,也让其他国家看到了中国的实力和潜力。

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