黑障現(xiàn)象是一種發(fā)生在大氣層的特有現(xiàn)象，當航天飛船、洲際彈道導(dǎo)彈等飛行器在返回地球的途中，以極高的速度進入大氣層時，在一定高度和時間內(nèi)，飛行器周圍會與大氣層發(fā)生劇烈摩擦，溫度劇增，導(dǎo)致氣體分子與飛行器表面被燒蝕的材料均發(fā)生電離，因而產(chǎn)生激波而出現(xiàn)的現(xiàn)象。
形成原因是飛船返回地球時不斷產(chǎn)生的電離氣體包裹在飛船周圍，形成等離子體鞘套，對電磁波產(chǎn)生吸收衰減、折射、反射、散射等效應(yīng)，導(dǎo)致飛船內(nèi)部與外界的無線電通信異常乃至中斷。
2023年6月4日，神舟十五號載人飛船成功著陸東風(fēng)著陸場，中國已經(jīng)在載人飛船返回穿越黑障區(qū)跟蹤測量難題上取得重大突破。10月31日，神舟十六號三名航天員返回東風(fēng)著陸場。返回途中聽不到返回艙內(nèi)航天員的聲音，因為飛船進入了“黑障區(qū)”，飛船內(nèi)部與外界的無線電通信異常乃至中斷。
原理特征
形成因素
飛船返回地球時，會與大氣層發(fā)生劇烈摩擦，溫度劇增，導(dǎo)致氣體分子與飛船表面被燒蝕的材料均發(fā)生電離。這些不斷產(chǎn)生的電離氣體包裹在飛船周圍，形成等離子體鞘套，對電磁波產(chǎn)生吸收衰減、折射、反射、散射等效應(yīng)，導(dǎo)致飛船內(nèi)部與外界的無線電通信異常乃至中斷，這就是所謂的黑障現(xiàn)象，這段過程也被稱為黑障區(qū)。
高度范圍
飛船返回離地80公里到40公里這段范圍里，飛船進入黑障區(qū)，無線電通信中斷。飛船上發(fā)生什么情況地面無法知道，這個階段最為緊張。黑障區(qū)是航天器返回艙等再返回大氣層后無線電信號中斷的飛行區(qū)段，給實時通信和測量造成困難。
現(xiàn)象消除
隨著飛行器高度的下降和速度降低，到達一定程度時，飛行器表面的溫度不足以使得氣體分子電離，等離子體層解除，黑障現(xiàn)象也會逐步消失。
黑障風(fēng)險
飛行器在返回途中會進入黑障區(qū)，這時返回艙與地面控制中心會失去聯(lián)系，同時，飛行器與大氣層產(chǎn)生摩擦?xí)纬缮锨?a href="/hebeideji/2453979970497911809.html">攝氏度的高溫，這段期間內(nèi)危險系數(shù)最高，航天員需要采取防熱措施，來隔絕高溫。此外，返回艙的結(jié)構(gòu)也會遭到破壞，航天員必須穿著航天服經(jīng)歷黑障區(qū)。
相關(guān)研究
消除方法
20世紀50年代起，就有了黑障及其消除方法的相關(guān)研究。其中包括設(shè)計理想的再入體外形以及在其表面噴涂可以消除帶電粒子的材料來減弱等離子鞘的形成；此外還包括改良通信與測量的方法和設(shè)備，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。還有一種設(shè)想是通過毫米波或激光穿透等離子鞘來解決。
跟蹤監(jiān)視
飛船穿越黑障區(qū)時，只能依靠雷達和光學(xué)設(shè)備進行跟蹤測量，能否在此期間穩(wěn)定跟蹤飛船，不論是對出黑障后的飛船測控引導(dǎo)，還是及時預(yù)報飛船落點都極為重要。
中國突破
2023年6月4日，神舟十五號載人飛船成功著陸東風(fēng)著陸場，科技人員對其在穿越黑障區(qū)時的穩(wěn)定跟蹤，表明中國已經(jīng)在載人飛船返回穿越黑障區(qū)跟蹤測量難題上取得重大突破。酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心敦煌測控區(qū)任務(wù)區(qū)間涵蓋了飛船返回進出黑障區(qū)的全過程，是實現(xiàn)飛船在黑障區(qū)穩(wěn)定跟蹤的核心力量。
2023年10月31日，神舟十六號三名航天員返回東風(fēng)著陸場。7時50分左右，總臺直播的背景聲比較“安靜”，聽不到返回艙內(nèi)航天員的聲音，直到“發(fā)現(xiàn)目標”，才再次從返回艙內(nèi)傳來航天員的聲音。這是因為飛船進入了“黑障區(qū)”，飛船內(nèi)部與外界的無線電通信異常乃至中斷。
參考資料 >
“發(fā)現(xiàn)目標”到底發(fā)現(xiàn)什么？這句話的背后是重大突破！.今日頭條.2023-10-31
“發(fā)現(xiàn)目標”到底發(fā)現(xiàn)什么？這句話的背后是重大突破！.今日頭條.2023-10-31
我國載人飛船黑障區(qū)跟蹤測量取得重大突破.今日頭條.2023-10-31
飛船進入黑障區(qū)無線電通信將中斷.中國政府網(wǎng).2023-10-31
“發(fā)現(xiàn)目標”到底發(fā)現(xiàn)什么?這句話的背后是重大突破!.上觀新聞.2023-10-31