猎户座飞船以39倍音速撞进地球大气层的时候,外壳温度烧过了2200摄氏度。
在最凶险的几分钟里,整艘飞船被一团炽热的等离子体包裹。但隔着一层底盘防热盾,舱里的4名宇航员吹着24摄氏度的微风,安然无恙。
这是阿尔忒弥斯2号载人绕月任务返回时的真实一幕。也是猎户座飞船第一次搭载宇航员进入太空。
飞船平安落入太平洋后,工程团队悬着的心并没有完全放下。他们的视线,第一时间全落在了飞船底部那块巨大的防热盾上。
大家害怕看到上一次的场面。
2022年,没有载人的阿尔忒弥斯1号执行完首飞任务返回地球。飞船打捞出水后,工程师被眼前的景象惊出了冷汗:底盘的防热层表面居然布满了密密麻麻的裂缝,坑坑洼洼,整整出现了103处炭化剥落。
航天器返回地球,全靠底盘的防热层抗住剧烈压缩空气产生的高温。猎户座飞船使用的是一种名为阿夫科特(Avcoat)的烧蚀材料。这类材料的防热原理,是通过自身的受热分解、熔化和气化,把热量随风吹走。
按设计,防热层应该像蜡烛融化一样,一层一层平整、均匀地烧掉。但在阿尔忒弥斯1号返回时,材料内部受热释放的气体没能顺畅排出去,反而积聚在表层底下,最终硬生生把烧焦的表层崩飞了出去。
虽然飞船最终撑住了,但谁也不敢让真正的宇航员冒这个险。如果剥落的凹坑击穿了隔热层,舱内的人连一秒钟都活不下来。
面对这个暗雷,NASA艾姆斯研究中心的高温风洞试验连续吹了几个月。很多人以为,唯一的办法是把防热盾全盘推倒重新设计。如果这样干,这一轮载人探月热潮的时间表,至少得向后推迟几年。
工程师拿出了一套巧妙得多的应急方案。他们没有更换防热盾的材料,而是改动了飞船回家的路线。
他们缩短了飞船从冲进大气层到溅落海面之间允许飞行的最大距离。这一变动,直接压缩了飞船卡在最容易引发材料剥落的危险温度区间里的时间。
换句话说,既然硬抗会有暗伤,那就在最危险的那段温度里少待一会儿。
阿尔忒弥斯2号成了检验这套方案的考场。飞船切入大气层的实际位置,与目标位置的偏差只有59米。溅落点距离美国圣迭戈海岸附近的预设位置,也仅仅偏差了0.95千米。
飞船被运上救援舰之后,水下拍摄的照片与现场初步检查证实了改道的效果。
防热盾随后被运回肯尼迪航天中心拆解细查。工程师在整块底盘上只找到了9处不同大小的炭化剥落,相比上一回的103处,开裂与剥落直接减少到原本的1/10。8月起,它又被送往马歇尔航天飞行中心切片、照X光,更细的分析还在继续。
就连防热块拼缝处显现出来的橘红色痕迹,也都在工程预测之中。整套防热盾由186块独一无二的阿夫科特防热瓦拼接而成,缝隙里填满了一种耐高温的硅胶。这种硅胶掺有氧化铁,经历返回时的高温之后,就会自然变成红色。
斜侧面的1300块陶瓷隔热瓦同样表现完好。舷窗、喷口、侧舱门等所有开孔处的密封保护,没有出现一处过热痕迹。
最致命的一处隐患,就这样被几组航线参数平稳化解。
底盘防热盾的过关,为接下来的探月扫清了最关键的障碍。
改路线终究是绕开问题,真正的修复要放到下一面防热盾上。阿尔忒弥斯3号的防热盾改进了阿夫科特材料块的制造,让每一块更均匀、透气性更一致,内部的气体能顺畅排出去。这面新盾7月初已经装上了飞船。
就在阿尔忒弥斯2号那块旧盾接受检查的同时,准备执行阿尔忒弥斯3号任务的这艘猎户座飞船,已经在肯尼迪航天中心完成了乘组舱与服务舱的对接,并首次通电开机。
按计划,4名宇航员将在2027年乘它前往近地轨道,测试与登月舱对接的关键系统,为2028年的真正登月做最后的铺垫。
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图一:在位于美国佛罗里达州的NASA肯尼迪航天中心,工程师将阿尔忒弥斯1号(左)与阿尔忒弥斯2号(右)的猎户座飞船防热盾拆卸并旋转摆放,以便展开对比检查。图源:NASA图二:2026年4月18日,在圣迭戈海军基地,阿尔忒弥斯2号的猎户座飞船乘组舱从约翰·P·墨萨号运输舰卸下后被吊起,准备接受工程检查与拍摄。防热盾上较小的同心圆凹陷对应连接乘组舱与服务舱的分离螺栓,较大的圆形痕迹则由缓冲垫材料造成,此处在返回大气层时受到强烈的气动与热气流扰动而局部温度更高,因此在设计时专门加厚了阿夫科特烧蚀材料。图源:NASA/Kevin Davis图三:2026年4月30日,在防热盾从乘组舱拆除前,来自美国NASA艾姆斯研究中心的工程师在肯尼迪航天中心的多用途有效载荷设施内检查防热盾底盘。阿夫科特防热瓦之间呈现出的橘红色痕迹,来自填补缝隙的硅胶,这种硅胶含有氧化铁,经历返回大气层的高温后会显现出红色。图源:NASA/Kevin Davis
信源:NASA. "Rigorous Analysis Confirms NASA's Artemis II Heat Shield Performance." Phys.org, edited by Gaby Clark, 15 Oct. 2026


