神舟十八號安全返航！返航時外部被燒得黑不溜秋，爲何發射時不會
在浩瀚無邊的宇宙中，一顆熾熱的火球劃破天際，帶着長長的火焰尾巴，飛速向地球墜落，這不是科幻電影中的特效鏡頭，而是載人飛船返回地球時的真實場景。
這一幕驚險刺激的背後，是無數科技人員的辛勤努力，是他們無數個日夜的堅守，神舟十八號的順利歸來，再次向世界展示了中國航天技術的卓越成就。
神舟十八號載人飛船返回艙
然而，一個問題隨之而來，爲什麼神舟十八號返回時，飛船的外殼被燒得“焦黑”，而在發射時卻沒有出現這種情況呢？
神舟十八號：平安歸來背後的科技挑戰
此次神舟十八號採用了“快速返回方案”，即繞地球飛行五圈後返回地球，全程耗時約7.5小時，相比以往需要十幾個小時甚至更長時間的返回方案，快速返回方案大大減少了航天員在太空中的停留時間，降低了他們在失重環境中受到的生理影響，也降低了任務的整體風險。
神舟十八號載人飛船返回艙
但速度的提升也帶來了新的技術難題，快速返回意味着飛船需要在更短的時間內完成一系列複雜的動作，包括脫離空間站、制動變軌、再入大氣層、減速着陸等。
這不僅對飛船的制導系統提出了更高的精度要求，也對返回艙的性能和熱防護措施提出了更嚴格的要求。
神舟十八號載人飛船返回艙
神舟十八號採用了自主快速交會對接技術，能夠精準地與空間站對接和分離，在返回過程中，飛船的制導系統需要實時計算最佳的返回軌跡，並控制飛船姿態，確保其能夠準確地進入大氣層。
此外，快速返回也意味着飛船再入大氣層時的速度更快，產生的摩擦熱量更大，因此返回艙的熱防護系統必須能夠承受更高的溫度，保護航天員的安全。
神舟十八號載人飛船返回艙
神舟十八號的返回時間正值11月初，東風着陸場的氣溫已降至1.5攝氏度左右，且夜間幾乎沒有月光，暗夜低溫的環境給搜救工作帶來了極大的挑戰。
在漆黑的夜空中，搜救人員需要憑藉有限的可見光和雷達信號，快速鎖定返回艙的位置。低溫環境下，各種設備的性能都會受到影響，搜救人員也需要做好防寒保暖措施，確保自身的安全。
王國樑
爲了應對這些挑戰，東風着陸場做足了準備。他們配備了多種類型的照明設備，確保搜救現場“亮如白晝”。
同時他們也爲航天員準備了睡袋、蓋毯等保暖物資，並在醫監醫保車上配備了相應的保暖設施，確保航天員在出艙後能夠得到及時的溫暖和照顧。
馮毅
此外搜救團隊還針對各種可能出現的意外情況制定了詳細的預案，確保能夠迅速有效地應對各種突發狀況。
在太空失重環境下生活了半年之久，航天員的身體會發生一系列適應性變化，如骨質疏鬆、肌肉萎縮、心血管功能下降等，返回地球后，他們需要重新適應地球的重力環境，這是一個漫長而艱辛的過程。
葉光富
爲了幫助航天員儘快恢復，航天員中心制定了科學的恢復計劃，分爲隔離恢復、療養恢復和恢復觀察三個階段。
在隔離恢復階段，醫護人員會對航天員進行全面的身體檢查和評估，並根據他們的具體情況制定個性化的恢復方案。
李聰
在療養恢復階段，航天員將進行一系列的康復訓練以增強體質，恢復身體機能，在恢復觀察階段，航天員將逐漸恢復正常的訓練，爲執行新的航天任務做好準備。
整個恢復過程大約需要半年時間，這體現了航天醫學對航天員健康的重視和關懷。
李廣蘇
幕後英雄：保障航天員安全歸來的多支隊伍：默默奉獻，鑄就航天輝煌
載人航天是一項系統工程，需要衆多團隊的協同配合，除了航天員之外還有無數幕後英雄默默奉獻，爲航天員的安全歸來保駕護航。
開艙手是第一個迎接航天員返回地球的人，他們需要在第一時間打開返回艙艙門，幫助航天員出艙。
神舟十八號載人飛船返回艙
這項工作看似簡單，實則需要極高的專業技能和心理素質，開艙手需要熟練掌握開艙流程，並能夠應對各種突發情況，他們還需要具備良好的心理素質，能夠在緊張的氛圍下保持冷靜，確保操作的準確和安全。
地面分隊調度員負責協調地面搜救隊伍的行動，他們需要根據返回艙的預報落點，指揮各小組迅速展開搜索，並及時將搜救信息傳遞給指揮中心。
神舟十八號載人飛船返回艙
調度員的工作需要高度的責任心和應變能力，他們需要能夠快速判斷形勢，做出正確的決策，確保搜救工作的順利進行。
返回艙吊車操作手負責將返回艙吊裝到運輸車輛上，這項工作需要極高的操作精度和穩定性，因爲返回艙內搭載了大量的精密儀器和科研設備，任何一點晃動或碰撞都可能造成不可挽回的損失。
載人飛船返回艙
吊車操作手需要經過嚴格的訓練，才能勝任這項工作。
充氣式防熱罩：未來飛船技術的革新方向
目前載人飛船返回艙普遍採用燒蝕材料和隔熱材料來抵禦再入大氣層時產生的高溫，這些材料能夠有效地吸收和散發熱量，保護返回艙內部的航天員和設備免受高溫損傷。
充氣式防熱罩
但這些傳統的防熱技術也存在一些明顯的侷限性，首先燒蝕材料和隔熱材料的重量較大，佔據了飛船相當一部分的有效載荷。
據統計現有載人飛船接近45%的重量都用於隔熱措施，這無疑增加了發射成本，並限制了飛船的運載能力。
充氣式防熱罩
其次這些材料的製造成本較高，且燒蝕材料是一次性的，無法重複使用，進一步增加了任務的經濟負擔。
並且爲了適應現有的防熱技術，返回艙的外形設計通常採用對稱的鐘型，這種設計雖然有利於氣動穩定性，但也限制了飛船尺寸的靈活和多樣。
充氣式防熱罩
爲了克服現有防熱技術的不足，科學家們正在積極探索新的防熱方案，其中充氣式防熱罩被認爲是最具潛力的技術之一。
充氣式防熱罩的工作原理是在飛船返回大氣層前，將摺疊收納的防熱罩充氣展開，形成一個巨大的氣囊，包裹住返回艙。
充氣式防熱罩
這樣一來充氣式防熱罩的重量比傳統的燒蝕材料和隔熱材料輕得多，可以顯著降低飛船的整體重量，從而提高運載能力或降低發射成本。
其次充氣式防熱罩可以根據需要調整尺寸和形狀，適應不同類型的飛船和任務需求，不再受限於傳統的鐘型設計，這爲未來開發更大尺寸、更復雜功能的飛船提供了更大的設計空間。
充氣式防熱罩
此外充氣式防熱罩的製造成本相對較低，且理論上可以重複使用，進一步降低了任務的經濟成本。
最重要的是充氣式防熱罩巨大的迎風面積能夠產生更大的空氣阻力，從而更有效地降低飛船的下降速度，減少摩擦生熱，提高着陸的安全和平穩。
充氣式防熱罩
儘管充氣式防熱罩擁有諸多優勢，但其技術成熟度仍有待提高，目前該技術面臨着一些關鍵性的挑戰。
在飛船高速返回大氣層時，防熱罩需要承受巨大的衝擊力和氣動加熱，並保持穩定的形狀，以確保其有效工作。
充氣式防熱罩
其次防熱罩材料需要具備優異的高溫耐受性，再入大氣層時，防熱罩表面溫度可高達數千攝氏度，因此需要研製出能夠承受這種極端高溫的特殊材料。
此外由於充氣式防熱罩質量輕、體積大，充氣式防熱罩容易受到氣流的影響，發生翻滾或側翻，從而危及飛船的安全，這些技術挑戰需要科學家們持續攻關，才能最終實現充氣式防熱罩的實用化。
充氣式防熱罩
中國和美國都在積極開展充氣式防熱罩技術的研發工作，2020年中國發射了新一代載人飛船試驗船和柔性充氣式貨物返回艙試驗艙，驗證了充氣式再入和下降技術。
雖然此次試驗未能完全成功，但積累了寶貴的經驗，爲後續研究奠定了基礎，美國也在進行類似的試驗，兩國在該領域的技術水平大致相當。
充氣式防熱罩
神舟十八號的成功返回標誌着中國載人航天技術達到了一個新的高度，快速返回方案、暗夜低溫搜救、航天員恢復保障等一系列技術的成功應用，展現了中國航天科技的綜合實力。
而對未來充氣式防熱罩技術的探索，則預示着載人航天技術將朝着更加安全、高效、經濟的方向發展。
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充氣式防熱罩技術的突破，將有可能徹底改變未來飛船的設計理念和任務模式，更輕的防熱罩意味着更大的有效載荷，可以攜帶更多的實驗設備和物資，開展更復雜的科學研究。
更靈活的尺寸和外形設計，可以滿足不同類型的任務需求，例如深空探測、行星登陸等，更低的成本和可重複使用的特性，將降低航天活動的經濟門檻，推動航天技術的商業化發展。
神舟十八號返回
載人航天事業的不斷髮展，離不開科技的持續進步，從最初的單人飛行到如今的多人長期駐留，從近地軌道到月球乃至更遠的深空，人類對宇宙的探索從未停止。
每一次技術的突破，都將爲人類的航天夢想插上新的翅膀，帶領我們飛向更加遙遠的星辰大海。
火箭發射
參考信源：神舟十八號乘組凌晨重返地球：着陸現場亮如白晝，航天員需用半年時間恢復——魯中晨報2024-11-04漲知識｜長五B搭載的柔性充氣式貨物返回艙究竟是什麼？——澎湃新聞 2020.05.12