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黑障區(Blackout zone),是導彈彈頭和航天器返回艙等再入體返回大氣層時,因再入體表面超高速摩擦形成高溫等離子區導致無線電信號衰減至中斷的飛行區段。其範圍取決於再入體的外形、材料、再入速度,以及發射信號的頻率和功率等。黑障現象給載人飛船再入返回時的實時通信、再入測量造成困難。

1 黑障區 -簡介

黑障區黑障區示意圖

當衛星、航天飛船等空間飛行器以很高的速度返回大氣層時,在一定高度區域,與地面的通信聯絡會中斷,這個中斷聯絡的區域就是黑障區。黑障區一般出現在地球上空35到80千米的大氣層間。火箭和航天器重新進入大氣層的部分,如彈頭、再入艙等稱為再入體,黑障區的範圍取決於再入體的外形、材料、再入速度以及發射信號的頻率和功率。黑障現象給載人飛船返回時的實時通信、再入測量造成困難。

2 黑障區 -形成原因

當飛行器返回大氣層的時候,飛行速度極高,與空氣摩擦使得飛行器表面溫度急劇升高。此時,高溫氣體和飛行器表面被燒蝕的防熱材料均發生電離,這些高溫電離物質包裹住飛行器,從而導致無線電通信中斷。從而地面人員無法得知再入體的實時狀況。

隨著飛行器高度和速度的降低,高溫電離層消失,黑障也就消失了。

3 黑障區 -研究

從20世紀50年代起人們就開始研究黑障及其消除方法。

一方面通過設計比較理想的再入體的外形和噴洒某種消除等離子的材料來消除或減弱等離子鞘;另一方面改進通信與測量的方法和設備,以減弱黑障區的影響,例如,提高信號的頻率和功率,將天線安裝在等離子鞘最薄的位置等。但是這些方法只能縮簡訊號中斷的時間,還不能完全解決再入黑障問題。另一種設想是用毫米波或激光穿透等離子鞘來解決再入通信中斷問題。

4 黑障區 -危險

在黑障區,由於返回艙跟地面控制中心片刻失去通訊,且與大氣層的摩擦會產生上千攝氏度的高溫,這段期間航天員最危險。如果不採取防熱措施,航天員將無法承受,返回艙結構也會受損毀。以前的航天員無防範,萬一因為太空船在這裡燒穿,就會殉職。現今的航天員必須穿著宇航服經歷這個黑障區。

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