未来,当我们的载人任务太空船准备俯冲穿越某颗行星的大气层时,船体外层温度可加热至超过 3,000℃,考量到这点,NASA 本周推出一种全新折叠伞式隔热罩 ADEPT,张开后直径比火箭本身还大,可更大范围保护船体,打开人类登陆火星殿堂的大门。
太空船通常以每小时数万公里的极音速飞行,举 NASA 用来探测冥王星的太空飞行器新视野号(New Horizons)为例,这艘探测器飞行速度高达每小时 58,536 公里。如果以此高速进入某行星大气层,摩擦力将使船体前端承受恐怖压力且产生巨大热能,就算是大气超稀薄的火星也一样,温度可超过 3,000℃,足以燃毁任何珍贵仪器(如果整艘船都烧起来,人体不用说,连肉干都不会留下)。
为了避免任务失败,60 多年来 NASA 最常在船体前端装上由酚醛树脂(phenolic)制成的圆形隔热罩,酚醛树脂(俗称电木)是种合成塑胶,耐热性、耐燃性、耐水性和绝缘性优良,虽说不是在 3,000、4,000℃ 温度下都不会熔化,但至少已帮探测器争取到穿越大气层的时间,最后隔热罩会剥离。
不过这种塑胶防护罩很重、刚硬、制造成本又高,且只能贴合船体,无法做得比船体更大,但是前往火星势必需要更巨大的重型火箭,因此,NASA 需研发新型隔热罩。
本周,NASA 正式测试了一款最新型“折叠伞式”隔热罩 ADEPT(Adaptable Deployable Entry Placement Technology)能力,顾名思义,ADEPT 比传统圆形隔热罩还轻,由碳纤维制成,没用到时可收叠,准备抵御时就像花朵一样于船体前端打开,或者更简单的解释:只要你知道电影《金牌特务》主角拿的雨伞武器,就能想像 ADEPT 隔热罩的外型与威力了。
这次测试从发射升空到返回地表共历时 15 分钟,期间火箭最高速度达音速 3 倍(约每小时 3,700 公里),虽然和太空探测器的飞行速度相差甚远,加热程度没那么大,但这次测试主要目的为评估空气动力学稳定性,下一步才是准备以每小时约 27,000 公里的速度测试隔热罩性能。
注:钢水即钢铁高温熔化的液态。
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(首图来源:NASA)