航天器再入体与“恐怖”的黑障现象（李必光）
[2014-08-25 15:18:15]
李必光博客链接：http://www.oldkids.cn/blog/blog.php?uid=11270
中国第一位航天员杨利伟曾经回顾了神舟五号飞船返回途中的一个可怕片段：10月16日6时04分，返回舱进入稠密大气层，与地面无线电联系突然中断，直到07分地面搜索直升机才收到返回舱发出的无线电信号……。
在这短短的3分钟里，表明返回舱进入了黑障区。所谓黑障区，就是航天再入体进入大气层时，与地面间无线电信号出现中断的飞行区段。黑障区通常在80～40千米的高度。
当航天再入体以超高速（接近第一宇宙速度，约8千米/秒）进入大气层时，再入体的前方会产生激波，气动加热使激波与再入体之间形成一个温度高达2000℃以上的高温区，变成闪光的火球。高温气体和再入体表面材料的分子分解、电离和重新复合的结果，形成一个等离子包围层（等离子鞘）；而等离子鞘能够吸收和反射电波，犹如给再入体加上屏蔽，使电波传播衰减甚至中断，这就是黑障现象。
黑障区的范围取决于再入体的外形、材料、再入速度以及使用的频率和功率。可以通过改进设计再入体外形和喷洒某种消除等离子材料来消除或减弱等离子鞘；或提高信号的频率和功率。但目前这些办法只能缩短信号中断的时间，还不能完全解决再入体的黑障问题。根本的出路，可能是选用毫米波或激光以穿透等离子鞘来彻底解决。
与飞船返回一样，返回式卫星和导弹弹头在进入大气层时，都会出现黑障现象。
为什么在发射起飞时不会出现黑障区呢？这是由于火箭在穿越稠密大气层时，速度较低（远小于第一宇宙速度），形成不了等离子鞘的条件。
李必光 博客文章
2014-08-25