神舟二十号下月返航：要经受1000多℃灼烧，外部会被烧得黑不溜秋

神舟二十号飞船返回地球的时间越来越近了！自从发射升空到现在，神舟二十号飞船已经在轨飞行了4个多月时间，预计在10月下旬就会结束飞行任务，返回地球，在东风着陆场着陆。具体在哪一天返回、具体在哪一个位置进行着陆，暂时还不确定。毕竟飞船返回地球的时间也有一个窗口，不是什么时候都适合返回地球的。

因为飞船从空间站组合体撤离后，还不会马上重返地球，而是需要继续环绕地球飞行一段时间，在这个过程中飞船会进行姿态调整，然后寻找一个合适的位置、合适的时间再入大气层。如果不在合适的位置、合适的时间再入大气层的话，那飞船可能就没法在合适的位置进行着陆，可能会降落到其他国家或者大海等地区。

当飞船从空间站撤离返回地球时会经历一个惊心动魄的过程，这是没法避免的事情。不管是我国的神舟载人飞船还是俄罗斯的联盟号载人飞船或者是美国的载人龙飞船，又或者是其他的航天器，都不可避免经受1000多℃高温灼烧，在经受这么高温灼烧后，飞船返回舱外部会被烧得黑不溜秋。这是怎么回事呢？

前段时间，网络上有一个很热门的话题，那就是美国的星链卫星突然大量坠落地球，在短短几年时间内就有几百颗星链卫星掉下来，再入大气层后剧烈燃烧化为灰烬了。其实，除了星链卫星外，还有一些低轨道的卫星也掉下来了。

原本，这些星链卫星可以在轨飞行5年左右时间，但是有一些星链卫星发射升空没多久就掉下来，没法达到设计寿命。主要的原因就是它们的速度衰减，速度变慢了。

众所周知，在近地轨道飞行的航天器之所以能够长时间在轨飞行，是因为它们的速度足够快，一般都接近地球第一宇宙速度7.9公里每秒。当航天器飞行速度达到这么快后，地球的引力就没法将其“拽”下来了，这样的话航天器就能环绕地球飞行。在理想状态下，当航天器速度达到地球第一宇宙速度7.9公里每秒，那它就能永远环绕地球飞行而不会掉下来。

但实际的情况不是这样的，因为不存在理想状态，毕竟在近地轨道依旧存在空气，所以这些航天器面临空气阻力，在空气阻力的作用下，这些航天器的速度会越来越慢。随着它们的速度不断下架，飞行高度也会不断下降，受到的空气阻力也会随之上升，速度进一步衰减。

在最近几年，太阳活动频繁爆发，导致地球偶尔出现地磁暴等现象，这些情况会导致近地轨道的空气密度变大，空气阻力变大。这就是为什么那些在近地轨道飞行的卫星、火箭残骸最后都会自己坠落地球的原因。

当然，虽然在近地轨道飞行的飞船、卫星等航天器受到空气阻力速度越来越慢、高度越来越低，飞船在返回地球的过程中还会使用推进舱的发动机进行一次减速降低飞行速度，然后让飞船返回舱在合适的位置、合适的时间再入大气层，但此时飞船的速度还是相当快的，达到几公里每秒。

当航天器以这么快的速度再入大气层时，气动加热效应会非常强烈，特别是当高度越来越低，空气密度越来越大的情况下，外部温度越来越高，超过1000℃。火箭残骸、卫星残骸这些航天器在这么高温灼烧下就直接化为灰烬了，载人飞船返回舱经过特殊设计，能够承受这么高温灼烧，从而实现安全着陆，只是飞船返回舱外部就会被烧得黑不溜秋了。

虽然经受高温灼烧，返回舱外部被烧得黑不溜秋，但是飞船返回舱内部不会出现任何问题。因为返回舱是密封的，而且外部涂有耐高温的烧蚀材料，可以保护飞船返回舱就重返地球时不被烧毁。

中国正在研制耐高温材料

虽然现在我国的飞船从太空返回地球已经不是什么难事了，安全性、可靠性非常高，但是随着科技的进步，现有的一些技术可能没法满足未来的需求。例如当前神舟载人飞船是在近地轨道飞行的，返回地球速度接近地球第一宇宙速，而未来我们将会实施载人登月计划，发射飞船将航天员送上月球。

在进行载人登月，飞船从月球轨道返回地球时速度更快，接近地球第二宇宙速度，外部温度会更高，超过2000℃，这自然对飞船的制造材料、制造工艺提出更高的要求了。

为了解决这些问题，我国科学家正在攻克一系列的技术难题，现在我国科学家成功研制出了一种基于碳纳米管的新型薄膜材料，其耐高温极限可达4712华氏度（即2600℃）。这种新材料具备规模化应用潜力，未来有望成为航空航天、能源及其他高温工业领域的关键隔热材料。

现有的隔热材料大多数在1500℃以上可能就会失效了，即使有一些材料在更高的温度下仍能勉强使用，但是导热率比较高，重量也比较大。特别是在超高温的情况下，以光（光子）为载体的热辐射会成为热量传递的主要形式，而这也是最难阻隔的传热途径。所以科学家们这些年来一直都在研制更理想的隔热材料。

我国科学家利用超定向碳纳米管薄膜（SACNT-SF）超过制备出了这种新型隔热材料，这一种材料不仅具备耐极端高温的特性，还具有轻量化、结构稳定等特性。科学家表示，制备这一种材料，首先就是要培育垂直排列的碳纳米管阵列，在获得碳纳米管阵列后，科学家就会像“抽丝”一样从中拉取出薄片，再通过堆叠或缠绕的方式将这些薄片制成多层结构。通过一系列的操作，最终就得到了这一种超轻、多孔的碳纳米管复合材料。

除此之外，我国空间站上也在进行一项关键的技术，那就是位于天和核心舱里面的无容器材料实验柜成功把钨合金加热到超过3100℃，创造了新的世界纪录。这一项研究成果在地面是没法实现的，但在空间站实现了，正在为我国新型耐热材料的设计铺路，未来可能会成为飞船的“铠甲”，抵御飞船从外太空返回地球时的熊熊烈焰。