中国航天技术落后美国了吗？“柔性充气返回舱着陆”技术强在哪？

11月10日，美国NASA对外宣布称：其自主研制、试验的“充气式再入减速器”着陆试验取得圆满成功，充气隔热罩在轨展开、并安全降落在预定海域。

而在此之前的2020年5月5日下午，中国首次发射长征5B运载火箭时，就同时搭载了我国“新一代载人飞船试验船”和“柔性充气式货物返回舱试验舱”，其中新一代载人飞船试验船安全返回地面取得圆满成功，柔性充气式货物返回舱试验舱，则在返回的过程中因为降落场地的漂移，在降落过程中发生异常。

也就是说此次美国成功验证柔性充气式返回舱技术，着实是从试验速度上超越了中国，那不禁要问：中美为何抢先发展“柔性返回舱”技术？这种技术为何50年了才得以攻破呢？中国真的被美国超越了吗？

中美为何抢先发展“柔性返回舱”技术？

航天器要想成功进入预定轨道，就要在星箭分离时，航天器的飞行速度超过第一宇宙速度，所以火箭就要不断地加速，从而诞生了多级火箭结构。同样航天器要想脱离轨道，重新返回地面也不是简简单单的事情。因为航天器以极高的速度返回地球时，航天器自身会和稠密的大气层之间产生剧烈摩擦，最终在航天器表面产生上千度的持续高温烧蚀。

所以从上世纪60年代人类掌握航天器返回技术后的半个多世纪里，在航天器返回隔热技术方面，人类一直走得是锥形结构+底部隔热盾+烧蚀降温涂层技术来保护返回舱安全降落，像我国的神舟载人返回舱、俄罗斯的联盟号返回舱、美国的阿波罗、载人龙这些载人返回舱，以及一些无人返回舱使用的都是这种传统、但成熟可靠的航天返回技术。

这种锥形结构+隔热盾+烧蚀降温的返回技术虽然成熟可靠，但自身也存在着自重大、成本高、一次性使用等缺点，特别是这类隔热降温技术只能保护返回舱顺利穿过大气层，并不能对返回舱的安全着陆产生积极作用。为此返回舱还得内置多个超大面积的减速伞+反冲火箭/气囊来降低返回舱着陆速度，而这也使得返回舱+反冲火箭+气囊缓冲结构大量占据返回舱内部空间的同时，超大面积的减速伞也存在着极易缠绕+着陆后返回舱很可能会被减速伞拽到的风险。

所以美国在上世纪60年代既提出，如果能有一种技术在航天器离开预定轨道，进入大气层前就主动包裹住返回舱本体，同时利用自身张开更大的体积产生更大的飞行阻力，从而降低返回舱进入大气层速度和摩擦热量，并帮助返回舱平稳降落地面的话，之前航天器返回时必须使用的锥形结构、隔热盾、烧蚀降温等技术就可以被替代，而这种技术就被称之为“充气式柔性返回舱技术”。

其最大的优点除了能够保护返回舱安全降落地球外，还有一大优势就是，相比传统隔热盾而言，这种全新结构的柔性充气返回舱不仅对返回舱结构不受任何限制，使得返回舱可以根据航天需求更开放性设计开发外，柔性充气式返回舱在充气打开之前，本身就是一个可以收纳成体积小巧、重量轻薄的气囊包，所以体重小和轻，也使得其在本身注重轻和重的航天领域非常有优势，毕竟航天发射的重量决定了发射成本。而且这种气囊包打开后就像是一把伞一样，将返回舱本体牢牢包裹住的同时，伞型结构也使得其再入速度更低、具备重复使用的优点。

特别是当前中美两国的新一代载人飞船重量超过20吨以上，这么大的质量如果使用之前隔热盾+减速伞的回收方式，不光会使得整个载人飞船返回舱结构受限、隔热性能受阻，同时最关键的就是减速伞面积需要更大，但伞数量不能超过4个以上，否则极易发生缠绕，所以这也是中美两个新一代载人飞船出现后，都急于试验这种柔性充气式返回舱的核心原因。

这种技术为何50年了，才得以攻破？

虽然这种柔性充气式返回舱技术早在上世纪60年代就被提出，但这种看似简单的充气气囊结构研制并不简单，因为这种充气式返回舱在进入大气层之前就要充入大量气体，如果直接充入空气肯定不行，毕竟空气中氧气含量超过21%，在上千度高温的大气层中很容易被引爆，所以只能充入稳定性好的氦气或者氮气，但这两种气体如何压缩、且被压缩情况下，如果短时间内快速充入气囊很是关键。

其次就是这种柔性充气返回舱在重入大气层的时候，不光柔性气囊表面会受到高温摩擦产生热量，同时受地球重力和空气密度增大影响，整柔性充气返回舱气囊表面的抗烧蚀能力也要得到进一步提升，至少保证在充入大量气体后、且与大气层剧烈摩擦高温状态下不会被压爆是，所以就需要开发一种质地轻、能够重复使用、且抗热能力强的高分子复合材料。

所以对于想要研制这种柔性充气式返回舱的国家而言，除了要解决稳定气体的快速注入、高分子材料的隔热降温、以及气囊缓冲减震功能外，还要能够保证其体积小、重量轻、且具备重复使用的功能，所以这也是该技术虽然提出了半个世纪之久，但一直没能成功实现的原因所在。

中国真的被美国超越了吗？

如果论柔性可充气返回舱的研制和试验进度，美国早在上世纪80年代就曾试验过，欧空局也曾在本世纪初进行过多次试验，但无一例外全部失败，要么直接在太空未能快速充气、要么就是充气成功，返回失败。

而我国在2020年随着长征5B首飞时进行的柔性充气返回舱试验舱技术，其最终失败的原因只是降落地点发生大范围转变，在核心的充气、充入大气层方面已经取得试验成功，相信后面稍加改进后，我国再次进行相关试验取得成功的概率会非常大。

当然现阶段美国率先完成这一试验，并不代表美国就走在了中国前列，超越了中国。当下中美双方依然处于齐头并进的状态，而且美国也只是试验成功，并没有真正将其应用到载人飞船返回真实过程中，所以最终谁率先将其应用到实际航天返回中，还得看中美双方的进展速度来决定。