猎户座飞船将以近25000英里时速进入大气层 接下来会发生什么？

美国宇航局的猎户座飞船将于太平洋时间周日上午9:39（美国东部时间中午12:39）在太平洋上溅落，结束为期数周的月球以外4万英里的往返旅程。在其历史性任务中，猎户座到达了离地球268563英里（432,210公里）的创纪录距离，打破了1970年阿波罗13号创造的前一个纪录。

太空迷们可以收看NASA官网的直播，报道从北京时间上午8点（美国东部时间上午11点）开始，我们会见证一些极端的物理现象，这将是历史性的Artemis I任务的最后一段，该任务于11月16日从佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射。

首先数字就会是令人难以置信的，猎户座太空舱将以近25000英里/小时（或约11公里/秒）的速度撞击地球大气层，并在此过程中经历接近5000华氏度的温度。

伊恩-博伊德是安和H.J.斯米德航空航天工程科学系的教授，他的职业生涯一直在研究高超音速技术，或旅行速度远远超过音速的飞行器。他还领导着一个耗资1500万美元的美国国家航空航天局研究所，该研究所名为"进入系统模拟高级计算中心"（ACCESS）。这项工作研究保护航天器的新方法，因为它们经历了进入地球、火星和其他地方大气层的极端情况。

他谈到了猎户座本周末可能会面临的条件，以及为什么不断增长的太空旅游业可能需要新型的航天器隔热罩。

美国宇航局正在使用一种称为"跳入"的演习来减缓猎户座太空舱的速度。那是什么意思？

航天器再入大气层的另一种方式是直接进入--直接进入地球的大气层并下降。在跳入式中，航天器首先以较浅的角度进入大气层，然后跳回太空再回来。这有点像打水漂，这是一种减速的方式，而不会马上进入大气开始摩擦生热，不仅如此，这还为太空舱的着陆地点提供了更大的灵活性。

猎户座在这次任务中没有携带任何人类成员。但它在未来会这样做。美国宇航局将如何保证他们免受这种高温的影响？

与飞机不同，高超音速飞行器，包括太空舱有一个所谓的热保护系统。通常它是由一系列不同的材料覆盖在飞行器的外部，以确保热量被阻隔。

阿特米斯使用我们称之为"烧蚀"的热保护系统。根据设计，这种名叫Avcoat的材料在受热后会解体，并以一种可控的、被充分理解的方式实现逐个原子的分离。当它瓦解时，这些原子将能量和热量从飞行器上带走。这一策略与美国宇航局在阿波罗时代所做的相当相似。

美国宇航局将航天器送往火星，将一辆漫游车降落在火星表面，舀起一些火星泥土和岩石并一路飞回，这种太空舱将以每秒约14公里的速度进入地球大气层。而猎户座飞船将以大约每秒11公里的速度再入，听起来不像是一个大的跳跃，但事实证明，由于物理原理不同。我们将需要不同的材料和不同类型的热屏蔽。

目前正在研究的一些方法是所谓的编织材料。你首先将碳纤维、石英丝编织在一起，然后将特制的树脂材料注入纤维之间的空隙。这听起来简单，但实际上是技术含量非常高的。纤维本身仍然会烧蚀。但是，当注入纤维之间的化学物质加热时，它们会分解并变成气体。这些气体从隔热罩内部流向外部，产生额外的冷却效果。

一个成功的太空经济的关键挑战之一将是更有效的飞行器和更有效的热屏蔽。而这将要求我们更好地了解所有这些物理和化学过程，如此一来，我们可以从我们的隔热罩上减去一层又一层，因为我们确信我们不需要它。

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