从外太空返回地球，所有飞船都面临着一个问题，那就是重力加速度带来的影响。

飞船进入地球的技巧：二次进入

通过重力加速度，飞船表面温度能够升至2000摄氏度，非常考验飞船的材质。

为了闯过2000度的高温，中国和美国都在测试一款新型“防护罩”，让我们一起来看看。

充气式“防护罩”

这个防护罩又被称为充气式再入减速系统，外形像一个倒立的伞，虽冠以充气之名，但是它的隔热系统还是很牛的。

收紧与展开状态下的充气式再入减速系统

充气式再入减速系统的主要作用就是，隔绝飞船在降落时产生的高温，减少与地球大气的摩擦。

这个时候，大家可能会问，其原理是什么呢？

我们都知道，大气的阻力和摩擦力与物体的面积呈正比，物体的面积越大，空气的阻力也就越强。

充气式再入减速系统采用的是流线型的结构，当它在天上快速降落的时候，大气就会顺着周围向四周扩散，以此达到减小摩擦力和阻力的目的。

充气式再入减速系统的运用

一方面，这样的设计结构能够使飞船的正面永远朝着地面，不会发生偏转。

试想一下，如果飞船在天上转过去转过来，上边的宇航员一定不好受。

所以说，让飞船平稳地运行在大气当中，相当重要。

另一方面，充气式再入减速系统的中心部位（宇航员乘坐的船舱）能够得到有效保护。

让人疑惑地是，这样的新式防护罩的流线型结构，不会让飞船在降落的过程当中速度更快吗？

要知道速度和温度是呈正比的，速度越快，温度也就越高。

其实，不用担心这一方面。

不同阶段的充气式再入减速系统

在充气式再入减速系统进入大气后，由于其轻盈的质量和特殊的材质，相比较原本的速度，是有所减缓的。

当然，许多人并不理解，以前的隔热材料已经足够好用了，为什么还要研发充气式再入减速系统呢？不是白白浪费研究经费吗？

充气式再入减速系统存在意义

比如，上世纪的阿波罗11号飞船，在执行完载人登月任务后，带着3名宇航员成功返回地球。

当时的阿波罗11号上采用的是合金防护罩，并且还有特殊的涂层。

这对于地球的重力加速度产生的温度来说，已经够用了。

别看这类防护罩好用，但实际上缺点也有很多。

阿波罗十一号飞船结构

首先，在老式防护罩的建造成本上，它是充气式系统的好几倍。

据美国宇航局的报价，最便宜的材料每公斤也高达3000美元，可以说每一寸都是金啊！

关键在于，它还很重。

重，一方面让防护罩的造价成本节节攀升，另一方面，也是一个负担。

对于飞船来说，每一公斤的重量都很关键，因为不仅要搭载相关的仪器设备，还要装上许多的燃料。

嫦娥五号结构

如果飞船设计得太大、太重，会严重影响太空探索任务的进行。

因此，为了尽可能腾出燃料等必要物品的重量空间，人们不得不在飞船的建造结构上下功夫。

一直以来，人们都在试图减轻飞船外壳的建造重量。

而充气式系统在重量上的优势也就显露了出来，它以轻盈的材质著称，为人们节省出更多的重量缺口，以此加设其他主要设备，保障宇航员的安全，为航天任务的顺利进行也添砖加瓦。

不同尺寸的充气式再入减速系统

此外，传统的隔热防护罩还是一次性用品，坠落地面后的半小时内就无法回收了。

再加上隔热防护罩本身的造价就十分昂贵，可以说传统的飞船将“烧钱”两个字发挥到了极致，不是大国不敢玩儿。

而且传统的隔热防护罩由于建造材质的形状问题，时常无法完全契合飞船自身的设计结构。

所以，在前期的建造上，必须用多块材质进行拼接，才能覆盖飞船的全身。

但是，拼接过的隔热防护罩总是存在安全隐患。

充气式再入减速系统采用的则是合成材料，可以根据飞船的形状，制作出整块材料，根本不用拼接，非常的安全且方便。

充气式再入减速系统外涂隔热材料

最后，充气式再入减速系统的功能要比传统的隔热材料广泛，在飞船降落的过程当中，还能起到防护作用。

传统的飞船采用的是反推或者通过减速伞来减小飞船与地面的冲击，这种方式非常麻烦，而且安全系数不高。

充气式再入减速系统本身就像是一个防护罩，当飞船坠落到地面后，对地面造成的冲击力也并不强。

建造中的充气式再入减速系统

不过，不少人担心，这毕竟是充气式的设备，万一当中的气体发生泄漏，会不会在天上就炸了？

科学家在设计充气式再入减速系统的时候，就已经考虑过这个问题，因此，在防护罩当中充入的，都是纯净的氦气等稳定气体，没有任何氧气的成分，自然不用担心爆炸。

根据科学家的设计理念，未来的充气式再入减速系统足够成熟之后，宇航员甚至可以依靠着这个系统，就能直接从太空脱离，坠落到地面。

充气式再入减速系统运用构想图

虽然充气式再入减速系统看上去比较简单，但是实际上可给科学家们带来了不小的麻烦。

早在人类航天领域起步的时候，就有科学家提出了相关构想，可建造难度实在是太高了，一直到21世纪的今天，才开始进行实验。

宇宙飞船遨游太空

那么，充气式再入减速系统的都有哪些难题呢？

在结构上，传统的防护罩为了契合飞船的“钟”式结构，采用了相同的外形。

而充气式再入减速系统反其道行之，将外形反过来设计，没有经验借鉴，难度不可谓不高。

防护罩的外壳究竟该选用什么样的合成材料也是一个问题，毕竟能够抗住2000摄氏度高温的材料少之又少，正常情况下只能通过合成才能实现。

充气式再入减速系统

此前，美国首次将建造成功的充气式再入减速系统投放实验，并取得了良好的效果。

中美的实验

2022年10月，美国宇宙神五火箭发射成功，并返回陆地，当中使用的就是充气式再入减速系统，验证了该系统用于航天领域的合理性。

如果要投入到载人航天的运用当中，则需要一个很长的实验过程。

对此，我国也展开了相关的实验。

2020年，我国使用长征五号首次试验了充气式再入减速系统，只可惜未能取得理想的效果。

长征五号运载火箭

飞船在返回的途中，充气式再入减速系统发生了故障。

正所谓失败是成功之母，我国科研人员对当时的问题进行了排查，并找出了问题所在，着手对充气式再入减速系统进行优化。

相信不久之后，我国的充气式再入减速系统能够以崭新的姿态，进入到人们的视野当中。