神舟飞船返回舱的降温神器——防热衣

2024年的夏天，40℃以上的高温天气覆盖了华夏大地的多数区域！这股热浪“赖”着不走，所以大街小巷出现各种防暑降温神器。其实我们的神舟飞船在回家的途中同样也要翻越一座超高温的“火焰山”——飞船舱体表面与大气层剧烈摩擦，产生高达2000多摄氏度的高温。在这样的温度下，普通的金属材料会在瞬间灰飞烟灭，然而神舟飞船的返回舱却能够安然无恙，舱内的航天员和仪器设备毫发未伤，唯一能够见证它经历异常高温考验的就是舱体表面烧蚀的痕迹。

那么，是谁为返回舱的回家路保驾护航呢？返回舱到底拥有什么样的降温神器呢？此时一位神秘“嘉宾”站在了科技舞台的C位，它就是由航天科技工作者为返回舱私人定制的降温神器“防热衣”。

 

 

返回舱结构外铺设的一层烧蚀材料，称为烧蚀防热层，这也就是返回舱的“防热衣”。目前包括我国神舟飞船在内的世界上所有不重复使用的载人飞船返回舱，全部或在部分气动加热严重的部位都采用了这种防热形式。亲眼见过神舟飞船返回舱的读者，一定对那被烧得乌黑的表面印象深刻。那就是覆盖在飞船表面的防热衣，在返回过程中“牺牲”了自己，保护了飞船，留下的痕迹。

 

 

直径2.5米的返回舱表面积有22.4平方米，所以它的防热衣也是超大号的，相当于半间教室那么大，总重量约500千克，相当于两头东北虎的重量，所以这件神器还是私人定制版。在返回舱距离地面约为1万米时，防热衣的主力部队——防热大底就要开始准备行动了，它开始与侧壁分离，弹落在空中。在返回地球的路上，返回舱大头朝下，防热大底相当于就抱着它，这样返回舱就在太空中完美“秒换新装”。

 

 

当返回舱以大于7千米/秒的速度经过大气层的热情洗礼时，防热大底就处在与大气层发生最大面积的接触部位，“防热衣”会在高温的过程中熔化-蒸发-升华，这种经过特殊研制的“防热衣”，就是利用防热层材料（烧蚀材料）受热后发生的一系列物理、化学过程吸收大量热量，来达到防热目的。在这场与高温对抗的保卫战中，“防热衣”通过燃烧自己保护“主人”，同时带走返回舱表面大量的热量。

 

 

“防热衣”从返回舱降落过程中的保卫工作，在航天器放热专业还有“名片”叫作“烧蚀”，通常可以理解为材料的相变和化学反应，即“防热衣”从固态转变为气态时吸热的现象。就好比夏日的北京，地面经过太阳的高温灼烧而变得滚烫，如果此时将一盆水泼向地面，水遇到高温会蒸发的同时，也会消耗对应的热量，有效降低了地表的温度，人就会感到凉爽。

 

 

 

英勇牺牲的防热衣由蜂窝状的烧蚀材料组成，这种既有密度又疏软的“服装”设计，保证了返回舱穿上的是又轻又薄的“防热衣”，因为里面会有相当多的气孔，好比我们日常穿着的羽绒服一般，它能有效阻挡热量向飞船内部传导。

烧蚀材料一般由橡胶或树脂之类的有机化合物等采用特殊工艺制成。当再入热环境中发生烧蚀时，这种材料温度升高后会发生热解反应，也就是说“防热衣”会像冰激凌一样在大气层融化。整套流程可以概括为：表层烧蚀带走热量；内部蓬松且众多气孔阻挡热量。

 

 

在这样的高科技面前，就算和大气层摩擦产生的巨大热量，就算经过火焰山，超高温在“防热衣”的作用下也所剩无几，这样一来，航天员自然不会受到高温的威胁。

2024年11月4日的东风着陆场，当身披火光的神舟十八号划过天空，防热衣便开启了辉煌而绚烂的一生，这款航天器专用的“防热衣”，在不断的“升级”过程中，一次又一次地保障了航天员的安全。在神舟十八号乘组与记者见面会上，指令长叶光富说：“我们天地一心，乘组一心，‘丝滑’愉快地完成了为期半年多的太空出差任务，也共同创造了一段精彩而难忘的飞天历程。”

 

 

湛蓝宇宙海，神舟万里行，仰仗高科技，穹天信步游。相信以防热衣为代表的太空高科技产品在人类探索宇宙的征程中，在中华民族伟大复兴的征程中将不断书写新的辉煌篇章。