北京时间4月11日08:07,美国阿尔忒弥斯2号猎户座飞船将在圣迭戈外海溅落。

对NASA来说,最惊险的不是飞月球,而是冲回地球的最后几分钟。

飞船从月球返程,再入大气层时速高达3.8万公里,会让飞船外表面被加热到2760℃,任务成败全看这最后一步。

返程险到离谱

很多人看过空间站宇航员返回,觉得从太空回来没什么大不了,但压根不是一回事。

空间站在近地轨道飞,返回速度慢、风险小,而猎户座是从38万公里外的月球回来,速度比近地返回快一倍还多。

3.8万公里/小时的速度真的太夸张,一秒就能飞10公里多。民航客机一小时才飞800公里,它是民航的40多倍,北京到上海1200多公里,它不到一分钟就跑完了。

这么快的速度,飞船的隔热防护根本没机会补救,普通航天器隔热出点小问题,还能调整缓冲一下。

可猎户座速度太快,热量眨眼睛的功夫就堆在飞船表面,隔热罩哪怕破个一毫米的小口子,高温一下子就钻进去,宇航员连反应的时间都没有。

这么快的速度冲进大气层,飞船前面的空气散不开,被瞬间压成一团大火球,把飞船裹得严严实实,外表面温度直接飙到2760℃。

这个温度有多吓人?火山岩浆最高才1300℃,炼钢厂炼钢也才1500℃,2760℃能轻松熔掉钢板,快赶上太阳表面一半的温度了。

高温灼烧的时候,飞船会失联好几分钟。火球会切断所有无线电信号,地面联系不上飞船,宇航员也啥都做不了,只能靠飞船自动程序和船底的隔热罩保命。

NASA飞行总监都说,这13分钟没有重来的机会,成了就平安落地,败了就是万劫不复。

隔热罩早坏了

可偏偏,这个唯一能保命的隔热罩,早就查出了大问题。

2022年NASA发射阿尔忒弥斯1号无人测试,就是想试试飞船安不安全,尤其是返程这关。

飞船落地后,工程师一检查就慌了,隔热罩上有100多处破损、裂纹,不少地方的烧蚀材料都裂了、大块往下掉。

无人测试都这样,要是坐了人,后果不敢想。后来查出来,这不是做工差,是天生的设计缺陷,这种设计缺陷,说白了就是选材料的时候就没选对。

当年 NASA 为了省钱、图省事,直接用了阿波罗计划时的 Avcoat 烧蚀材料,压根没考虑到现在深空返回的速度和温度,早就比当年高太多了。

这材料的透气性和隔热效果,根本跟不上现在的任务要求,老材料硬凑新任务,不出问题才怪。

其实隔热罩的原理很简单,烧蚀材料遇高温会碳化、汽化,把热带走,不让高温进舱。

但是问题就出在材料上,高温下会产生很多气体,本应慢慢散出去,可材料不透气,气体全闷在里面。

就会在材料内部形成高压区,随着温度持续升高,高压会不断侵蚀材料的微观结构,最终从内部撑裂表层,这种从内到外的破坏,比外部损伤更难预防,也更致命。

补救等于白搭

查出这么致命的问题,本该换个新隔热罩,可NASA偏不,还在用这个坏的。

原因很简单,查出来缺陷时,阿尔忒弥斯2号已经造完组装好了。

要是重新设计隔热罩、再拆了重装,整个任务就得再往后拖好几年,美国阿尔忒弥斯登月计划本就多次延期,原定2024年载人登月,如今已推迟到2027年之后。

国会持续催促,民众也颇有微词,NASA无法承受再次延期的压力,最终选择冒险使用现有隔热罩,NASA也采取了补救措施,但这种措施治标不治本。

原本的返回计划是让飞船在大气层边缘多次弹跳减速,这种方式更平稳,但飞船在高温环境中停留时间较长。

此次NASA修改路线,让飞船近乎垂直冲入大气层,将飞船暴露在2760℃高温中的时间从14分钟压缩到8分钟。

这种调整看似降低风险,实则大幅提升了任务难度,陡峭的再入角度容错率极低,偏差不到1度就会出现严重后果。

而且角度过陡会导致飞船热负荷瞬间超标被烧穿,角度过缓则会被大气层弹回太空,无法返回地球。

缩短高温暴露时间,无法解决材料本身的设计缺陷,高温环境下,材料仍会产生气体,仍有可能出现开裂、脱落的情况。

黑障期内,地面和宇航员都无法监测隔热罩的实时状态,一旦出现破损,没有任何补救办法。

航天热防护专家明确表示,这属于A级事故风险,一旦隔热罩大面积失效,2760℃的高温会瞬间涌入舱内,飞船会在空中解体,4名宇航员没有生还可能。

说到这里,不少人会联想到2003年的哥伦比亚号惨案。

当年美国哥伦比亚号航天飞机起飞时,一块隔热瓦脱落,重返大气层时,高温顺着缺口烧穿机身,7名宇航员全部遇难,连完整遗体都未能找到。

此次猎户座飞船面临的温度更高、速度更快,隔热罩的问题是天生的全范围设计缺陷,并非单一的意外损伤。

目前NASA高层仍对外宣称,对隔热罩安全性有信心,没有理性担忧,但信心无法抵御2760℃的高温,也无法解决材料透气性不足的问题。

人类探索太空需要勇气和冒险精神,但勇气不等于赌命,更不应该让4名宇航员,为NASA的进度延期和设计缺陷承担生命风险。

一边是无法根治的设计缺陷,一边是毫无退路的返程任务,4名宇航员的安危,早已超出了单纯的航天探索范畴,是侥幸闯关成功,还是为仓促的决策付出代价,答案很快就会揭晓。