返回式飞船和洲际导弹弹头再入大气层的区别

2019-12-23 10:16 来源:未知

  返回式飞船和洲际导弹弹头再入大气层的区别

  当今世界,真正能实现独立载人外空间飞行的国家只有3个。甚至更严格的说,当前能确保送人上太空并且保证安全返回的国家,只有2个。因为堂堂的美利坚目前居然没有实际可用的载人飞船。尽管美国人正在搞新飞船,而且不止一种,甚至私人公司也在搞,但是在通过足够次数的实际发射证明他们的载人飞船安全可靠以前,美国人上天下地,仍然需要依靠俄罗斯的老旧飞船。而且全球航天界都把某方的神舟飞船,默认为国际空间站的备用救险的最后一道隐形保险。虽然在这方面没有任何国际文件,甚至当年国际空间站还特意拒绝某方参与,但是全球都知道某方是古道热肠的,真有国际空间站上的人员上的去却下不来的情况,某方不会见死不救。要具备安全载人航天的技术和整个可靠的系统,一个基本的技术前提,就是具备航天器安全再入大气层的技术。

  也就是说,任何国家在确实实现安全载人航天以前,起码要有先把无人的航天器安全送上轨道,再安全返回地面才行。否则只上去却下不来的一锤子买卖,这样系统,不用说载人,就是载动物也会引起全球的声讨。当今世界有能力独立发射卫星的国家已经有大约十个左右,而能安全载人上下太空的仍然是三大国。这绝不是偶然的。因为目前能具备返回式卫星发射和回收全套技术的国家,似乎仍然只有5常。虽然有的国家,比如日本,一直对外暗示他有全套的返回式卫星的技术;但是却一直没有真正试验过。航天技术说到底是一门验证科学,军事历史只在PPT上的能力是无法让全球信服的。还有一个大国,说自己已经成功的回收过卫星甚至是载人实验舱,但是回收物表面却一点烧蚀痕迹都没有,怎么看都像是把飞机空投回收硬说成了成功的太空返回。

  说到底,中远程弹道导弹和洲际导弹弹头的再入大气层,本身也是一种特殊的太空返回物体。虽然导弹的弹头不需要在落地前开伞减速,但是不论常规弹头还是核弹头,都必须确保在进入距离地面5公里之内的底层稠密大气时,仍然保持内部设备的安全可靠。要确保安全可靠就必须确保弹头内部的温度、压力、加速度在可接受的范围内。虽然没有载人飞船那么要求严格,但是综合指标也相差不大。在这点上,其难度甚至比载人飞船还高。

  这是因为远程导弹和洲际导弹的弹头,目前都必须克服越来越先进的反导技术,这样就要求这些弹头的再入大气层的速度必须全程保持足够的高。而且弹道非常陡峭,几乎等于垂直下落穿越大气层,这样才能穿越距离最短、受到的高层和低层大气的摩擦减速最小。一般来说,当代的洲际导弹,要求在击中地面目标(有时候大当量核弹头也会在几公里的高度空爆,杀伤大城市等大范围软防护的目标)时,仍然保持至少5马赫以上的高速度,以躲避反导拦截。

  这要求就其比载人飞船降落到距离地面大约20到15公里高度,出黑障时的速度高的多。载人飞船之所以在打开降落伞以前就已经急剧减速,是因为他们大都采取了钝头再入体设计,甚至专门把最钝的一头朝向再入面。这样会和高层大气急剧摩擦而强烈减速。而且钝头设计,产生的冲击激波不容易扩散,反倒形成了一个特殊的自然隔热层。这导致再入的载人飞船,包括航天飞机,军事历史在再入全过程,表面最高温度不会超过2200K,也就是不会超过1850摄氏度,低于普通气焊枪的火焰温度。而且在15公里的高度,再入的飞船和航天飞机速度都已经降低到亚音速。可以逐步打开多层降落伞或者靠自带的气动机翼滑翔着陆。

  在洲际导弹发展的早期,反导技术和弹头防热技术都不成熟,因此不止一个核大国采取过和飞船差不多的钝头弹头再入体的设计,确保核弹安全穿越大气层,可以在落地前炸响。但是随着反导导弹打的越来越高,拦截越来越精准。再用钝头弹头,等于给反导拦截送菜。

  因此当今全球5个核大国的再入弹头,都改成细长圆锥体的高速再入体设计。这种弹头在高空大气中减速不明显,直到落地仍然速度极高。但是代价是,这种弹头在突破黑障时,弹头加热可能超过8000K,甚至上万摄氏度,其防热和结构设计,就成了核大国绝不外传的绝密。某些正在寻求洲际导弹能力的后来者,试验弹头明显还是钝头设计,并且被观察到有再入时弹头烧毁的嫌疑,说明关键技术,还是没有彻底突破。

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