在大气层中,有一种特殊的现象被称为黑障,它发生在高速飞行器如卫星、航天飞船或洲际导弹重返地球的过程中。当这些飞行器以极高的速度穿过大气层,它们与地面的通信会在特定高度和时间内变得极其困难,甚至完全中断。黑障的范围受多种因素影响,包括飞行体的外形、材料、速度、信号频率和功率等。
对于载人飞船而言,黑障区的存在对实时通信和返回测量构成挑战。这个现象通常出现在地球上空35到80公里的区域。当飞船穿越黑障时,船体外壳会遭受高达2000摄氏度的高温,可能导致船体结构变形,进而影响其稳定。高温还会使周围空气电离,形成等离子体,屏蔽电磁波,使得地面控制中心无法接收到飞船的实时信息,难以掌握其状况。
黑障的形成源于飞行器重返大气层时的高速运动。由于前端形成强激波,动能大量转化为热能,导致表面温度极高。当气体和防热材料被烧蚀并电离时,形成高温等离子体层。等离子体与电磁波相互作用,导致通信信号衰减或反射,从而造成通信中断。随着飞行器高度下降,速度减缓,等离子体鞘消失,黑障现象也随之消失。
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