美國(guó)宇航局的獵戶(hù)座飛船將于太平洋時(shí)間周日上午9:39（美國(guó)東部時(shí)間中午12:39）在太平洋上濺落，結(jié)束為期數(shù)周的月球以外4萬(wàn)英里的往返旅程。在其歷史性任務(wù)中，獵戶(hù)座到達(dá)了離地球268563英里（432,210公里）的創(chuàng)紀(jì)錄距離，打破了1970年阿波羅13號(hào)創(chuàng)造的前一個(gè)紀(jì)錄。
太空迷們可以收看NASA官網(wǎng)的直播，報(bào)道從北京時(shí)間上午8點(diǎn)（美國(guó)東部時(shí)間上午11點(diǎn)）開(kāi)始，我們會(huì)見(jiàn)證一些極端的物理現(xiàn)象，這將是歷史性的Artemis I任務(wù)的最后一段，該任務(wù)于11月16日從佛羅里達(dá)州的肯尼迪航天中心發(fā)射。
首先數(shù)字就會(huì)是令人難以置信的，獵戶(hù)座太空艙將以近25000英里/小時(shí)（或約11公里/秒）的速度撞擊地球大氣層，并在此過(guò)程中經(jīng)歷接近5000華氏度的溫度。
伊恩-博伊德是安和H.J.斯米德航空航天工程科學(xué)系的教授，他的職業(yè)生涯一直在研究高超音速技術(shù)，或旅行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)音速的飛行器。他還領(lǐng)導(dǎo)著一個(gè)耗資1500萬(wàn)美元的美國(guó)國(guó)家航空航天局研究所，該研究所名為"進(jìn)入系統(tǒng)模擬高級(jí)計(jì)算中心"（ACCESS）。這項(xiàng)工作研究保護(hù)航天器的新方法，因?yàn)樗鼈兘?jīng)歷了進(jìn)入地球、火星和其他地方大氣層的極端情況。
他談到了獵戶(hù)座本周末可能會(huì)面臨的條件，以及為什么不斷增長(zhǎng)的太空旅游業(yè)可能需要新型的航天器隔熱罩。
美國(guó)宇航局正在使用一種稱(chēng)為"跳入"的演習(xí)來(lái)減緩獵戶(hù)座太空艙的速度。那是什么意思？
航天器再入大氣層的另一種方式是直接進(jìn)入--直接進(jìn)入地球的大氣層并下降。在跳入式中，航天器首先以較淺的角度進(jìn)入大氣層，然后跳回太空再回來(lái)。這有點(diǎn)像打水漂，這是一種減速的方式，而不會(huì)馬上進(jìn)入大氣開(kāi)始摩擦生熱，不僅如此，這還為太空艙的著陸地點(diǎn)提供了更大的靈活性。
獵戶(hù)座在這次任務(wù)中沒(méi)有攜帶任何人類(lèi)成員。但它在未來(lái)會(huì)這樣做。美國(guó)宇航局將如何保證他們免受這種高溫的影響？
與飛機(jī)不同，高超音速飛行器，包括太空艙有一個(gè)所謂的熱保護(hù)系統(tǒng)。通常它是由一系列不同的材料覆蓋在飛行器的外部，以確保熱量被阻隔。
阿特米斯使用我們稱(chēng)之為"燒蝕"的熱保護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計(jì)，這種名叫Avcoat的材料在受熱后會(huì)解體，并以一種可控的、被充分理解的方式實(shí)現(xiàn)逐個(gè)原子的分離。當(dāng)它瓦解時(shí)，這些原子將能量和熱量從飛行器上帶走。這一策略與美國(guó)宇航局在阿波羅時(shí)代所做的相當(dāng)相似。
美國(guó)宇航局將航天器送往火星，將一輛漫游車(chē)降落在火星表面，舀起一些火星泥土和巖石并一路飛回，這種太空艙將以每秒約14公里的速度進(jìn)入地球大氣層。而獵戶(hù)座飛船將以大約每秒11公里的速度再入，聽(tīng)起來(lái)不像是一個(gè)大的跳躍，但事實(shí)證明，由于物理原理不同。我們將需要不同的材料和不同類(lèi)型的熱屏蔽。
目前正在研究的一些方法是所謂的編織材料。你首先將碳纖維、石英絲編織在一起，然后將特制的樹(shù)脂材料注入纖維之間的空隙。這聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單，但實(shí)際上是技術(shù)含量非常高的。纖維本身仍然會(huì)燒蝕。但是，當(dāng)注入纖維之間的化學(xué)物質(zhì)加熱時(shí)，它們會(huì)分解并變成氣體。這些氣體從隔熱罩內(nèi)部流向外部，產(chǎn)生額外的冷卻效果。
一個(gè)成功的太空經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一將是更有效的飛行器和更有效的熱屏蔽。而這將要求我們更好地了解所有這些物理和化學(xué)過(guò)程，如此一來(lái)，我們可以從我們的隔熱罩上減去一層又一層，因?yàn)槲覀兇_信我們不需要它。
