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按照計(jì)劃,北京時(shí)間4月11日08:07,美國阿爾忒彌斯2號任務(wù)的獵戶座飛船將在圣迭戈外海濺落。對于美國宇航局(NASA)而言,這是一場十分嚴(yán)峻的考驗(yàn)。因?yàn)檎巳蝿?wù)最驚險(xiǎn)的時(shí)刻,其實(shí)不是飛到月球附近,而是最后沖回地球的這幾分鐘。
獵戶座飛船從月球方向歸來,最后再入地球大氣層時(shí)的速度將高達(dá)3.8萬公里/小時(shí)。這樣的速度,足以讓空氣在飛船前方被劇烈壓縮,形成熾熱等離子體,把飛船外表面加熱到高達(dá)2760 ℃。此次任務(wù)的最終成敗,就取決于最后一步的返回。
一、最后的返回,才是全程最險(xiǎn)時(shí)刻
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阿爾忒彌斯2號已經(jīng)成為了飛得最遠(yuǎn)的載人飛船,打破了阿波羅13號在1970年創(chuàng)下的人類最遠(yuǎn)載人飛行紀(jì)錄。對美國來說,這當(dāng)然值得慶祝,但紀(jì)錄本身并不能保證任務(wù)真正過關(guān)。因?yàn)閺脑虑蚍较蚧貋淼妮d人飛船,要面對的是比近地軌道返回更兇險(xiǎn)的再入環(huán)境。
這也是為什么NASA把返回階段看得極重。按照NASA的任務(wù)安排,飛船最后一天仍要進(jìn)行返回程序復(fù)核、軌道修正以及再入準(zhǔn)備。對于4名宇航員而言,真正決定這趟飛行成敗的,很可能就是最后這8分鐘。
二、獵戶座飛船最讓人擔(dān)心的,偏偏就是隔熱罩
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問題的焦點(diǎn),集中在獵戶座飛船底部那塊最關(guān)鍵的隔熱罩上。2022年,在阿爾忒彌斯1號無人繞月任務(wù)時(shí),獵戶座飛船返回地球后,NASA發(fā)現(xiàn)其隔熱罩炭化層在多處區(qū)域出現(xiàn)了異常脫落,表現(xiàn)和預(yù)期并不一致。
NASA后來的調(diào)查給出了明確原因,隔熱罩外層使用的一種特殊燒蝕材料,在再入過程中會(huì)產(chǎn)生氣體,本來這些氣體應(yīng)該逐步排出,但阿爾忒彌斯1號的再入熱環(huán)境導(dǎo)致熱量在材料內(nèi)部積累,部分區(qū)域的氣體沒能像預(yù)期那樣順暢逸散,內(nèi)部壓力上升后引發(fā)開裂,最終造成一些炭化層碎片脫落。
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這件事之所以讓外界一直不放心,是因?yàn)楦魺嵴质禽d人飛船最后的“保命殼”。去月球可以靠火箭、靠軌道設(shè)計(jì)、靠導(dǎo)航修正,但回來這一步,飛船能否撐住高熱和高壓,主要就看它。隔熱罩一旦出現(xiàn)系統(tǒng)性問題,后果不會(huì)是任務(wù)有瑕疵,而可能是整船失守。
三、NASA為什么還敢讓4名宇航員坐進(jìn)飛船?
首先,阿爾忒彌斯1號雖然發(fā)生了異常炭層脫落,但艙內(nèi)溫度始終在安全范圍內(nèi)。也就是說,問題確實(shí)存在,可它并沒有穿透到威脅乘員生存的程度。從NASA角度看,這說明獵戶座的熱防護(hù)系統(tǒng)沒有失效,而是表現(xiàn)偏離預(yù)期。
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此外,NASA沒有讓阿爾忒彌斯2號照搬上次的返回路線。NASA針對阿爾忒彌斯1號的數(shù)據(jù)重新分析后,決定優(yōu)化這次的再入剖面,縮短飛船在特定熱環(huán)境中的飛行距離和作用時(shí)間,以降低類似炭層異常脫落再次發(fā)生的概率。
但NASA放心,并不意味著所有專家都完全放心。最近的報(bào)道里,仍有一些長期研究熱防護(hù)系統(tǒng)的專家認(rèn)為,只改返回軌跡、不大改硬件,本質(zhì)上仍是在接受一次實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)。畢竟,任何地面試驗(yàn)和建模都不能百分之百復(fù)制真實(shí)深空再入環(huán)境。
四、最后8分鐘,決定美國重返月球計(jì)劃的信心值
如果4月11日這次返回非常順利,獵戶座飛船隔熱罩經(jīng)受住考驗(yàn),外界對于阿爾忒彌斯登月體系的懷疑就會(huì)下降一些。對一個(gè)一再延期、預(yù)算又極其龐大的計(jì)劃來說,這種平安回家的象征意義極大。
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可如果這次再入階段又出現(xiàn)超預(yù)期的裂紋、剝落,哪怕飛船最終安全濺落,也會(huì)給NASA帶來新一輪壓力。因?yàn)槟菍⒁馕吨栠瘡浰?號揭示的問題,也許并沒有像官方想的那樣被真正避免。屆時(shí)受到?jīng)_擊的,不會(huì)只是獵戶座飛船的聲譽(yù),還會(huì)是整個(gè)阿爾忒彌斯計(jì)劃的可信度。對美國而言,月球競賽已經(jīng)不只是科學(xué)工程問題,更是戰(zhàn)略形象問題。
說到底,阿爾忒彌斯2號前半程已經(jīng)足夠風(fēng)光,它飛到了月球背后,刷新了人類最遠(yuǎn)太空飛行紀(jì)錄,也拍回了讓無數(shù)人震撼的月球與地球畫面。可載人航天從來不以飛出去為最終標(biāo)準(zhǔn),而是以宇航員平安回來為真正句號。
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很快,獵戶座飛船將攜帶4名宇航員一頭扎進(jìn)2760攝氏度的烈焰中。到那時(shí),人們看到的將不只是一艘飛船返回,更是美國重返月球計(jì)劃能否穩(wěn)住信心的關(guān)鍵一跳。
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