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20马赫返回地球，神舟飞船通信中断，星舰却全程直播，怎么做的？

蓝山发布于 1月前

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       为什么神舟飞船返回地球，会遇到“黑障”，通信完全中断，而美国星舰再入大气层，却能全程高清直播？难道美国真的解决了黑障通信的难题吗？

       星舰第四次试飞，以超过20倍音速冲进大气层，迎风面达到了1500度高温，连机翼都烧穿了，但是摄像头却全程直播，一直到落地都基本保持了信号，全世界都看到了这些壮观的画面。有不少朋友觉得星舰是不是用了啥黑科技，一下子就解决了黑障通信的难题。
       其实神舟飞船的黑障通信，跟星舰的黑障直播，并不是一回事儿，星舰黑障直播的技术原理，其实没那么神奇。

       黑障是怎么产生的？
       由于航天器必须达到每秒7.9公里的第一宇宙速度，才能克服地球引力，所以返回地球的时候，也是这个级别的速度，20多马赫冲进大气层，空气受到剧烈的挤压和摩擦，温度就升高到上千度，空气分子就变成了等离子体，就像空气都烧起来了。
       我们平常看到的火焰，就是一种
       等离子体，它有一个特点，就是会吸收电磁波
       。如果整个飞船都被等离子体包裹住了，里面的电磁波出不来，外面的电磁波进不去，通信就中断了，这就是“
       黑障
       ”。
       黑障一般发生在60公里到30公里的高度范围，持续三四分钟，这个时间段神舟飞船完全就是一个火球，等离子体把飞船完全包住了。

       那想要实现
       黑障通信
       ，就有两个思路：
       一是想办法不让等离子体完全包住飞船，留一个空档，电磁波从这个空档里进出。
       二是想办法降低等离子体的密度，或者改变它的特性，让某些特定波长的电磁波也可以穿透。
       这里星舰就捡了个大便宜，因为星舰尺寸很大，长度50米、直径9米，比航天飞机还大一圈。这就导致了，星舰再入大气层的时候，迎风面积非常大，背部就有一个面积很大的低压区，等离子火焰根本就没办法完全包裹住，大半个背部几乎都是露在外面的。

       那某些电磁波在背后这个方向，就不容易被阻挡。
       但是这只是第一步，因为空档在背上，还是没有办法直接对着地面通信，所以星舰在背上，安装了4块通信天线，用来跟星链卫星进行通信。因为星链卫星是四五百公里的高度，还是全球覆盖，网速也不错。
       到这里大家应该就明白了，我们看到的直播画面，是从黑障的空档里发送给星链卫星，再传送到地面的。

       这个技术本身并不算什么高精尖，只不过就是一个字：大。
       星舰的尺寸太大了，本来就不会形成完整的黑障，背后有非常大的空档。
       星链卫星的信号中继也是常规操作，我们也有很多中继卫星，比如说鹊桥、天链，我国空间站很多画面就是天链卫星传回来的。
       但是比较吃亏的是，神舟飞船返回舱尺寸大约只有两米半，会被等离子火焰完全包住，那怎么办呢？

       刚刚说了两个思路，第一个思路现在用不了，那就只能第二个思路，改变等离子的吸波特性，降低它的密度，让特定的电磁波可以穿透。
       这难度相当于什么，相当于我要主动控制这个火焰，这个才是完完全全的顶级科技了，涉及到非常前沿的航天材料学，只能根据公开资料说个大概。
       大家中学都学过焰色反应，不同的金属或化合物在火焰上，会呈现不同的颜色，其实就是金属离子加入之后，改变了火焰等离子体的特性。

       那有没有什么材料，能够减少等离子的产生呢？
       还真有，我国科学家长期研究之后，就找到了很多种不同的材料，可以减少等离子的产生。这种材料如果用在飞船表面，就有希望降低穿越黑障的时候，飞船表面的等离子体浓度，这样就可以让电磁波穿透了。
       那是什么材料呢？过于先进，无法公开。
       总而言之，解决飞船这类小尺寸的航天器的黑障通信问题，这才是我国科学家一直在研究的。在这个方面，美国并没有任何技术优势，星舰完全是靠比较大的身材，回避了黑障通信最难的部分。
       有朋友可能会问，那我们为啥不能把飞船造大一点呢，像星舰那么大，不也能搞直播吗？当然可以，
       但是我们国家之所以钻研小尺寸航天器的黑障通信，是因为这种技术的应用价值非常大。

       我举个例子大家就明白了，弹道导弹的弹头，打击航母这类移动目标的时候，最好要能够实时接收卫星发来的目标信号。
       但是弹道导弹速度都是二十马赫，弹头又那么小，完全被等离子火球包住了，是收不到外界电磁波的。那如果我解决了这种黑障通信问题，是不是就可以实现多重制导，提高命中率？
       甚至可以做到临时更改目标，大幅提高对数千公里之外的航母的打击效能。而且也不需要像星舰直播那么大的数据量，只让弹头接收到目标的实时坐标和火控数据就可以了。

       以后咱们飞船要是能用上这个技术，返回的时候保持通信，也会更加安全。
       看到这里可以做个总结，
       星舰确实是人类第一次搞了黑障区间的全程直播，但是代表不了黑障通信技术的真正难点，它更像一个商业产品的创新。
       而我们国家正在突破的黑障通信技术，才是真正的“地狱级”难度，跟星舰不是一个难度等级的，更不是用来搞直播的，比较低调。

       经常看到有朋友拿这个来夸星舰，甚至觉得“伟大”“不可思议”，这个真没有必要。其实我反感的并不是星舰或者美国的一些技术本身，我反感的是对美国科技的过度包装、神话，甚至因此妄自菲薄，捧一踩一，这个就不是技术问题了。