神舟十九号发射成功！为啥发射过程中，没经历惊心动魄的黑障区？

10月30日，我国神舟十九号载人航天飞船在酒泉卫星发射中心成功飞向我国空间站。

在空间站里“出差”的三名航天员也为新来的队友举行了欢迎仪式。

神舟十九号整个发射过程都非常顺利，但令人不解的是为何神舟十九号没有经历“黑障区”？难道我们已经具备避开黑障区的技术了吗？

黑障区

在航天领域，“黑障区”三个字就像是惊雷炸弹，所到之处恐怖至极。

无论是哪一国的飞船经过“黑障区”都会出现“失联”的情况，航天员和地面的通信会被中断，双方都联系不上彼此。

在这一阶段里，若是飞船发生问题，大概率只能靠航天员解决，这里也是航天事故最容易发生的区域，所以，“黑障区”让航天领域的工作人员谈之色变。

“黑障区”究竟是什么呢？为什么我国神舟十九号发射的过程中没有经过“黑障区”？

“黑障区”一般是出现在距离地球35-80公里的大气层空间，“黑障”是发生在大气层的特有现象，但“黑障区”并不是固定存在的，要触发一定条件才会让“黑障区”出现。

通常情况下，“黑障区”都会出现在宇宙飞船从太空进入大气层的时候，也就是宇宙飞船返航期间，这就解释了神舟十九号为什么没有经历“黑障区”。

那“黑障区”出现要具备什么条件呢？

“黑障区”能否出现取决于宇宙飞船或是火箭二次进入大气层时的外形、材料、速度，以及发射信号的频率和功率。

众所周知，返回舱进入大气层的第一点就是速度必须要快，据资料显示，我国神舟飞船返航的速度是7.8公里/秒。而在返回大气层时，飞行速度甚至可以达到音速的十几倍到几百倍。

如此快的速度会让返回舱或是其他飞行器的前段形成一个非常强的激波，再加上大气的粘度作用，飞行器的动能会大量转化成热能，飞行器的外壳温度会达到2000℃，甚至突破上万摄氏度。

温度过高就会让返回舱等飞行器外部的防热材料发生电离，这样一来，整个飞行器就像是被高温电离质包裹住，自动形成等离子体鞘套，屏蔽了通信的电磁波，这就导致地面和飞行器之间的通信被中断。

可以简单理解为飞行器进入大气层的“失联阶段”就是“黑障区”，持续时间大约有300秒。

“黑障区”最恐怖的地方在于飞行器、航天员在和地面失联的时间内，会经历高达2000℃

的高温。

这么高的温度很容易导致飞行器框架变形，甚至会坠毁。而对航天员来说，飞行器若是受损严重，高温侵入飞行器内，那么航天员的生命安全将会受到威胁。

我国航天员曾这样描述经过“黑障区”时的感受，“飞船像是被包裹在一个火球里，时不时会听到一些噼里啪啦的声音，周围一片火光”，他们感到很无助，但又无能为力，只能在“火光”里等待。

为了防止这一情况的发生，航天员都被要求穿着宇航服经过“黑障区”，尽量保护航天员在这一阶段的安全。

可给航天员穿宇航服不是最佳解决办法，虽然能保得住一时，但若是飞船受损，航天员依然会遭到来自“黑障区”的威胁。

从上世纪50年代开始，科学家们就开始研究消灭“黑障区”的办法，做了非常多的研究和实验。

目前来说，在这一领域，我国技术遥遥领先。那我们如何防御“黑障区”带来的威胁呢？

防御“黑障区”技术

2023年6月初，神舟十五号顺利在东风着落场着落，神舟十五号顺利归来也表明我国在载人飞船返回穿越“黑障区”跟踪测量难题上取得重大突破。

发生了什么呢？

神舟十五号的返回舱里装备了一个重要装置——相控阵雷达。它的工作原理是通过雷达反射式测量实时探测出飞船在经过“黑障区”期间的位置。

这个“相控阵雷达”采用了先进的功率放大器件，提高了雷达探测的威力，优化了雷达跟踪调度与跟踪回路控制策略，有效提高了目标检测、截获与稳定跟踪能力。

除了“相控阵雷达”之外，我国当时还采用了光学跟踪。陆场多雷达协同定位神舟十五号经过“黑障区”的位置。

单是在地面上接力跟踪神舟十五号的测控站就特别多，比如东风测控站、和田测控站和喀什测控站等等。其中和田测控分队被称作“追星大篷车队”，因为他们是不固定的，经过会转场到全国各地执行任务。

当年，神舟十五号要经过“黑障区”时，地面的航天工作人员便提前准备好了，他们用80秒的时间跟踪捕获了目标，全程稳定跟踪了神舟十五号在“黑障区”的位置。

神舟十五号离开“黑障区”后，我国航天中另一件重要设备便率先接收到了第一个信号，表示返回舱和航天员都已经安全了。

此外，我国科学专家在前几年，便成功研制出了国内第一台高速目标等离子体电磁科学实验专用研究装置，主要研究飞船进入“黑障区”形成的等离子体鞘套，找到突破这层等离子体鞘套，让飞船和地面实现通信的方法。

功夫不负有心人，经过多年的实验，科学家们提出了低频电磁波和动态自适应的抗黑障通信新方法，并且取得了地面实验的验证。也许不久之后，这项技术就能被应用在航天领域。

从神舟十五号开始，我国就已经能够实时跟踪监测飞船在“黑障区”的位置，神舟十九号在返航时也会经过“黑障区”，但对于现在的航天员来说，这段“黑障区”经历就像是他们化身为孙悟空，到太上老君的炼丹炉走一遭，只是从飞船窗户外看着恐怖，但危险系数已经降低了不少。

相信在未来， “黑障区”将不再是令人畏惧的“恐怖之地”。

参考资料：
[1]澎湃新闻 《稳定跟踪黑障区穿越！相控阵雷达、“追星大篷车队”护送飞船安全返回》 20230613
[2]中国科学报 《十年磨一剑 “黑障”破天光——记国家重大科研仪器研制项目“临近空间高速目标等离子体电磁科学实验研究装置”》 20230228
[3]极目新闻 《网友拍下“神十八”返回震撼画面背后：舱内航天员经历了怎样的惊心动魄？》 20241106
[4]百科 黑障区