黑障现象解密：为何神舟飞船通信中断，而美国星舰能够直播？

在神舟飞船穿越大气层时，会遇到一个被称为“黑障”的现象。导致通信信号被屏蔽。与神舟飞船不同的是，美国的星舰在返回地球时，却能够实现全程直播。这究竟是怎么一回事呢？

在神舟飞船以20倍音速穿越地球大气层的过程中，黑障现象成为了一大技术挑战。黑障是指航天器在高速穿越地球大气层时，周围形成的等离子体层会吸收和反射无线电波，导致通信信号中断。这种现象通常发生在航天器再入地球大气层的过程中，尤其是在以极高速度飞行的情况下。当航天器以极高速度进入大气层时，空气分子与飞行器表面剧烈摩擦，产生大量热量。这些高温将周围空气电离，形成等离子体。而等离子体由带电粒子组成，其高度导电的性质会干扰无线电传播。由于等离子体会吸收和反射无线电波，通信信号无法穿透这层障碍，从而阻断了飞船与地面之间的通信。想象一下，飞船在高速飞行中与空气分子剧烈碰撞，产生的热量足以将周围的空气加热到数千摄氏度。空气分子在如此高的温度下被电离，形成密集的等离子体云。这片等离子体云就像一道无形的屏障，将飞船与地面控制中心之间的无线电信号完全隔绝。

这段时间内，飞船内的宇航员仿佛置身于孤岛，无法与外界取得任何联系。而地面的控制团队则像在黑暗中摸索，只能依靠之前的精确计算和飞行数据，紧张地等待飞船穿越黑障区。黑障现象通常持续几分钟到十几分钟不等，这取决于航天器的飞行速度、进入角度以及大气层的密度。每次飞行任务中，这段时间都是最令人紧张的时刻之一，尽管现代科技已经极大地提升了航天器的设计和性能，但在黑障区内，任何一点微小的偏差都可能带来严重的后果。因此，控制团队在这段时间内始终处于高度紧张的状态。而对于飞船内的宇航员而言，这段时间同样充满了挑战和压力。尽管他们经过严格的训练和准备，但在黑障期间，任何突发状况都需要他们独立处理。他们必须依靠自己的技能和经验，迅速应对可能出现的问题。无论是设备故障、飞行轨迹偏离，还是其他突发状况，宇航员都需要冷静应对，直到重新与地面建立通信联系。

就在我们为神舟飞船的“黑障”现象感到困惑时，SpaceX的星舰火箭却以一种令人震惊的方式，打破了我们对航天通信的认知。星舰火箭在完成第四次试飞时，不仅成功应对了飞行中的挑战，还将整个过程进行了全程直播。这究竟是如何做到的呢？实际上，星舰火箭能够在极端高温的等离子体环境中维持通信联络，主要是因为它的庞大体积使得等离子体无法完全密封。与神舟飞船相比，SpaceX的星舰火箭具有显著的尺寸优势。星舰火箭的长度达到50米，直径为9米，远超过传统的载人飞船。当星舰火箭在再入大气层时，虽然也会产生高温等离子体，但由于其巨大尺寸，等离子体难以完全包围火箭表面，总会留出一些空隙。这些空隙为通信信号的传递提供了可能性。为了充分利用这些空隙，SpaceX的工程师们在星舰的背部安装了4个高性能通信天线。这些天线专门用于与马斯克的“星链”卫星进行通信。

“星链”项目是SpaceX的重要战略之一，旨在通过数千颗卫星实现地球全方位、无死角的网络覆盖。“星链”项目的庞大卫星网络为星舰的通信提供了坚实的保障。当星舰火箭在再入大气层时，背部天线通过这些卫星迅速将信号传递回地面，确保了整个试飞过程的实时直播。这一技术的核心并不复杂，关键在于星舰的巨大尺寸和星链网络的支持。SpaceX利用自身资源和优势，巧妙地解决了通信难题。当然，这并不是唯一的技术创新。SpaceX的工程师们还在材料和设计上做了大量改进，以减轻等离子体对飞行器的影响。例如，星舰的外壳采用了先进的耐高温材料，能够在极端高温下保持结构稳定。这些材料不仅能承受高温，还能减少等离子体的形成，进一步减轻通信中断的可能性。此外，SpaceX还在飞行路径的设计上做了精细的优化。通过精确计算飞行轨迹和进入角度，他们能够最大限度地减少飞行过程中等离子体的生成量和持续时间。这些细节上的优化，使得星舰在穿越大气层时的通信保持了前所未有的稳定性。

看到这里可能有人会说，我国的技术要落后于美国，其实在神舟十五号乘组顺利返回地球时，科研人员就顺利实施了神舟飞船穿越黑障区时的稳定跟踪工作，而更为重要的是，西安电子科技大学在前不久，还公开了解决黑障区的通信难题，也就是说，黑障区的国际难题，中方已经一一破解。至于在材料科学方面，中国的烧蚀材料技术也取得了显著进步。空间站建设期间的返回舱着陆细节照片显示，每次返回都比上一次更加完善，这证明了中国在这一领域的技术已经达到了高水平。黑障区通信技术的突破，不仅对载人航天具有重大意义，也为我国的“东风快递”导弹技术增添了新亮点。无论是在拦截高超音速导弹，还是对我们发射的高超音速导弹进行再入后的制导通信，这一技术都具有跨时代的意义。在这方面，美国并无技术优势，星舰依赖于其庞大的尺寸，避免了通信最困难的部分。

尽管星舰首次实现了黑障区间的全程直播，这更像是商业创新的产物，而非真正技术上的突破。不可否认，星舰的全程直播在某种程度上展示了美国的技术能力，并因此受到高度评价。然而，这并不代表其在黑障通信技术上具有决定性优势。相较之下，我国正在突破的黑障通信技术，才是真正的顶级难题。有人将星舰视为“伟大”或“不可思议”，其实大可不必如此。我们不应盲目崇拜或贬低任何国家的科技进步，而应理性地看待每一个国家的技术成就。美国的科技成就固然值得关注，但我们也不应忽视自身的进步和贡献。对此，你们怎么认为呢？欢迎大家踊跃讨论，感谢大家观看，我是探索宇宙，我们下期再见。