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从月球回来,最危险的那一段,藏在最后冲向地球的几分钟里。阿尔忒弥斯二号的4名宇航

从月球回来,最危险的那一段,藏在最后冲向地球的几分钟里。

阿尔忒弥斯二号的4名宇航员,最远飞到了离地球406771公里的地方,刷新了人类离家最远的载人飞行纪录。可真正要命的考验,偏偏在临门一脚。飞船返航时闯入大气层,速度超过每秒11公里,差不多每小时4万公里,足有民航客机的40倍。到了这一步,地球的大气不再像空气,更像一堵越来越厚的墙。

很多人以为,飞船返回时最怕的是“烧起来”。其实前面还有一道更直接的难关:减速。一个东西飞得越快,它攒下的动能就越猛。阿尔忒弥斯二号重返大气层时,每公斤飞船的动能接近民航客机的2000倍。它必须把这股冲劲在短短几分钟里卸掉,否则降落伞根本打不开,飞船也不可能安全落海。

这就是返回舱并非流线型设计的原因。飞机怕阻力,设计时总想着把空气乖乖拨开,省油省力。返回舱正好反过来,它要尽可能吃住空气阻力,让大气帮它刹车。问题是,这种刹车非常猛。人承受加速和减速时,常用“过载”来表示,也就是几倍重力。一级方程式车手高速过弯时,常常会吃到超过5个重力加速度,已经接近人会眼前发黑的边缘。无人返回舱可以更莽,像小行星采样返回的冥王号那样一头扎进来,1分钟内狠狠干完减速,过载冲上100也无所谓,反正机器不会晕。载人飞船可不敢这么干,只能靠更精细的轨迹设计,把减速过程拉长,让宇航员还能扛得住。

可减速拉得越长,在大气层里“灼烧”的时间就越久。阿尔忒弥斯二号进入大气层时,速度超过30倍音速。飞船前方的空气根本来不及慢慢让路,会被硬生生压出一道激波,一层被狠狠挤皱的空气墙,空气分子在里面被剧烈压缩、加热,温度能冲到1万摄氏度以上,差不多是太阳表面温度的两倍。这个时候,飞船外面已经不是普通热空气,而是一层炽热的等离子体,高温把气体分子撕碎成带电粒子,躁动、灼热,还会把所有无线电信号挡在外面。在再入最猛烈的那几分钟里,宇航员和地球之间的通讯完全中断,地面听不到他们,他们也联系不上地面。飞船是死是活,只能等信号恢复的那一刻才知道。

外面都1万摄氏度了,人怎么活?

答案是一整套拿命磨出来的防热系统。返回舱外面裹着热防护层,本质上是一床极其精密的“防火被”,但这床被子不是一层通吃,而是哪里最容易挨烧,哪里就加更耐热的材料、更合适的厚度。它的工作方式也很有意思,不是死扛,而是一边挨烧,一边自我牺牲。材料被加热后会发红发亮,把一部分热量重新辐射出去;与此同时,表层会逐渐分解、脱落,一点点报废自己,把热量带走,相当于让外层去替舱内挡刀。

大多数烧蚀型防热材料由碳纤维和酚醛树脂构成,阿尔忒弥斯二号使用的叫AVCOAT,源自阿波罗时代的防热材料。酚醛树脂是一种极耐高温的“胶”,受热后会分解释放气体。这些相对更冷的气体会贴着飞船表面冒出来,像给最烫的地方打了一层降温补丁。靠着这套办法,飞船虽然穿行在1万摄氏度级别的高温气流中,防热罩表面本身的最高温度大约控制在3000摄氏度左右。3000摄氏度照样是炼狱级别,但和外面的环境相比,已经是在替宇航员拼命兜底了。

偏偏这套系统,前一次测试还闹过脾气。阿尔忒弥斯一号无人试飞整体成功,可返回时防热罩的烧蚀比预想更严重,有些地方还掉下了大块材料。这让不少人捏了把汗。工程师后来分析,问题很可能出在再入轨迹的设计上。阿尔忒弥斯一号采用了“打水漂”式的下降方式:飞船先钻进大气层减速,借升力弹出去降温,然后再二次进入完成着陆。这个动作能降低整体热负荷,但也让材料内部积起了压力,最后把部分防热层顶裂、顶飞。

所以到了阿尔忒弥斯二号,工程团队没有简单照抄上一次的飞法。他们保留了利用升力减速的思路,却把那次“打水漂”改得没那么剧烈,尽量避开上次暴露出来的风险。这种调整很像老练司机过坑:路线还是那条路,压过去的角度和力度已经完全变了。

载人航天看起来像一场壮阔远征,真正决定成败的,却往往是那些特别不浪漫的细节:过载要压到多少,人不会晕;热防护层厚几毫米,材料内部会不会憋出气;飞船是更早弹起,还是更晚压回去。每一个参数都不是纸面游戏,后面都连着4个人能不能平安回家。

等阿尔忒弥斯二号返航的那几分钟开始,飞船外面会亮成一团火,通信会短暂中断,海面上的回收船只能等。宇航员坐在舱里,听着结构震动,感受着持续的减速,把一层层高温和冲击交给那副烧蚀中的外壳去硬扛。直到降落伞张开,太平洋的海水托住返回舱,这趟任务才算真正结束。

去月球很难,回来也一样难。人类每一次从深空归来,本质上都是在和速度、热量、材料极限谈判。谈成了,就能开舱见人。谈不成,前面的辉煌都不算数。阿尔忒弥斯二号最令人屏息凝神的瞬间,莫过于此。

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图源:NASA

信源:Chris James. "Artemis II crew will endure 3,000°C on re‑entry. A hypersonics expert explains how they will survive." Phys.org, 9 Apr. 2026.