无伤穿过热障？看到嫦娥五号的神秘外衣后，美国真坐不住了

图为工作人员搬运嫦娥五号返回器 近日，嫦娥五号返回器成功降落地球，为中国带回了多达1.7千克的月壤样本，除了降落地点是人类探测器首次到达的风暴洋之外，返回器在进入大气层时的轨道也创下了人类史上的第一，首次以第二宇宙速度再入大气层，能够无伤穿越热障？在这个过程中，嫦娥五号的外衣无疑起到了非常关键的作用，那么这身外衣到底有多厉害呢？在看到嫦娥五号神秘外衣后，美国真的坐不住了，因为这身外衣能够3000度不化，超低温不裂。

图为飞船返回舱的防热大底 出于节约燃料，增加有效载荷的考虑，嫦娥五号在返回阶段的减速过程当中，着重强调了使用空气动力进行减速，采用桑格弹道与钱学森弹道的混合方式进行再入，但是这带来了一个新的问题，由于将以第二宇宙速度进入大气层，返回器遭遇的热障考验前所未有，烧蚀将会变得非常严重，而第一段在大气层中的减速滑行结束之后返回器将重新进入太空，回到极端的低温环境中。

图为嫦娥五号返回器构型分解 在半弹道跳跃式再入的最初阶段，返回器表面的温度将达到3000度以上，而在“打水漂”跳进太空之后，外界温度迅速下降到-120度，再次进入大气层之后，又将上升到1800度，如此剧烈的温差变化，在人类历史上绝无仅有，与此同时，嫦娥五号返回器作为一架航天器，对于材料的重量与密度还都有极高要求，如果不能解决防护材料的自重问题，那么为了节约燃料设计的返回轨迹就根本没有任何意义。 为了尽可能降低操作难度，从根本上解决嫦娥五号返回器降落时的隔热难题，中国科学团队创造性的提出了根据再入时各部位受热情况的不同，使用不同规格的防护材料的设计思路，将整个返回器分为了大底迎风面，大底背风面，大底拐弯角环，侧壁迎风面，侧壁背风面，侧壁舱盖与边缘防热环，稳定翼七个部位，分别应用了7种不同成分的防热烧蚀材料，最终收到了很好的效果。 在气动加热最严重的大底迎风面，中国科学家采用了最新型的轻质低密度烧蚀防热材料，这种材料的密度为每立方厘米0.5克，每平方米可以承受6兆瓦的热流环境，而在诸如侧壁结构这样的次要部位，使用的材料就换为了超轻质蜂窝增强防热材料，虽然耐热性能略有不足，但是大大减轻了重量，通过不同部位不同材料的搭配，嫦娥五号返回器成最终实现了设计目标，完成了史无前例的创举。

图为露出侧壁蜂窝结构的嫦娥五号返回器试验器 此前，国际上最好的防热材料是改进后的Avcoat502，这种材料目前被运用于猎户座飞船的建造当中，在性能上相比其他材料优势明显，但是嫦娥五号使用的新型材料，不仅经受住了第二宇宙速度再入的考验和快速变化的温度，在性能上不存在劣势，生产难度则大大降低，成型周期仅为前者的十几分之一，技术优势一览无余。