航天飞机没有动力是怎么从太空返回地球的美国故障飞船回地球宇航员还在太空宇宙飞船返回地球要经历黑障区，是什么意思

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航天飞机没有动力是怎么从太空返回地球的

航天飞机是一种有人驾驶的可部分重复使用的能往返于太空和地面之间的航天器。它以火箭发动机为动力，既可垂直发射升空在轨运行，也能像滑翔机一样水平着陆。是一种集火箭，卫星，和飞机的技术特点于一身的新型可载人航天器。

航天飞机制造技术要求极高！牵涉到以下方面系统工程

①气动力学工程验证和实施；②防热系统；③较长时间生命保障系统；④可重复使用大推力液体火箭发动机；⑤可重复使用大推力火箭助推器（如固体燃料）；⑥多种发射终止安全保障模式；⑦可伸展的有重型提载能力的机械手；⑧载荷转送上面级火箭；⑨变动轨道能力；⑩有效的系统冗余。

航天飞机的发射升空，在轨运行以及安全返飞就是跟以上整体系统工程相辅相成的。

抛开发射升空和在轨运行我们暂且不论，那么航天飞机是如何完成从太空安全的返回地面的呢？

航天飞机从太空返回到地面的整个过程简单来讲就是尽量降低航天飞机的下降速度，以预防避免航天飞机因下降过快造成解体甚至是机毁人亡的事故。当航天飞机返航进入大气层之前，首先通过控制系统来完成航天飞机的第一次姿态调整，也就是将航天飞机的尾部朝前，通过使用航天飞机自身的动力系统来初步完成其反向减速，减速成功后再入大气层时，这时航天飞机需再次调整姿态，让腹部向前，通过利用大气的阻力来完成继续减速。这就需要依赖航天飞机的防耐高热系统来完成此过程。随着高度的逐渐下降以及速度的减慢，航天飞机就会像普通飞机一样，最后用滑翔的姿态降落到地面上。从整个返航过程来看，航天飞机至始至终都是通过改变和调整自身的姿态以达实现返回地面的目的，而完成并支持这一系列飞控姿态的调整过程的则是地面飞控系统——计算机系统。

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首先航天飞机不是完全没有动力。实际上，即使宇宙飞船也是有一点动力的，用于变轨及减轻着陆时的撞击力量。不同的是，宇宙飞船是硬着陆，直接从空中坠落地面。而航天飞机是软着陆，进入大气层后，由事先等候在那里的一架运输机和它同步飞行，最后把航天飞机驮在背上，固定好后飞回地面。宇宙飞船是一次性的，使用完后就只能废弃，下次重新再造。航天飞机可以重复使用，下次简单维护后可以继续使用。

目前只有美国和前苏联造过航天飞机，航天飞机造价昂贵，且容易出故障。历史上挑战者号和哥伦比亚号先后空中解体，成为航天史上最悲惨的灾难。所以最近几年，现有航天飞机逐渐退役。宇宙飞船成为空天来回的唯一工具。

但航天飞机仍然尤其不可替代的作用，目前各国都正在研制新一代航天飞机。

宇宙飞船返回地球要经历黑障区，是什么意思

黑障区的主要特点，就是这个阶段高温等离子体鞘和电磁波相互作用，使得电磁信号无法有效传递，而导致航天器失去联系。

黑障常见于返回式航天器在返回大气的过程中。返回舱要利用空气减速，所以以阻力大的一面面对疾风，emmm，面对空气。

这时空气被返回舱压缩，温度升高。就好像气缸里的气体被压缩会升温一个道理。返回舱在这个时候把动能转化掉，就可以减速了。但是这时的温度极高，周围的空气最高达到两千摄氏度，周围空气电离形成等离子体，通信就中断了。这时就叫再入体进入了黑障区。

速度降低，脱离黑障之后就可以恢复通信了。随着空气密度越来越大，再入体的速度也越来越低。这时才适合打开降落伞着陆。
解决这个黑障区失去联系的方法也有很多，改变通信方式，或者改变天线位置到等离子鞘薄弱的地方。今后有了更好的火箭，还能让返回舱提前减速，不用经历高速接触大气的过程，也就没黑障了。

目前有些超高音速武器装备也面临黑障问题。

国际上为了避免电磁干扰，分配给航天测控通讯网的频段集中在S,C等波段，而宇宙飞船和射程8000公里以上的洲际导弹再入大气层的速度超过10马赫最高可达30马赫，导致严重的气动加热，飞船导弹前端温度超过2000度，形成高温等离子体包裹头部和侧面，等离子体能吸收一定带宽的电磁波，其吸收中心频率与自身电子浓度1/2次方成正比。

整个再入过程，随着飞船高度降低，飞船速度越来越慢，大气密度越来越高，等离子体中电子浓度先增加后减少，其电磁波吸收范围覆盖从几兆赫兹到X波段，正好将整个航天测控常用波段全覆盖进去。因此在一分多钟存在等离子体的时间里，航天测控网无法收到飞船遥测信息的，只能是利用存储器将导弹飞船内部传感器数据储存起来，待飞出黑障区(一般2万米以下高度等离子体浓度很低了，不能吸收S频段以上电磁波了，也就是黑障消失通讯恢复)，然后大流量快速发送给地面站，就是延时转发。

但对于高超音速飞行器，比如WU14这种，全程大气层内飞行，黑障持续十几分钟到半小时，延时转发数据量太大，带宽也不够用，所以只能采用能穿透黑障的电磁波频率进行实时测控通讯，比如Ka波段，只有Ka以上波段可以保证不受黑障影响的。

宇宙飞船返回地球的时候要经过黑障，其实是因为宇宙飞船的外表和大气层经过剧烈摩擦产生了电离，这个是可以阻碍电磁波的传播的。在飞船经过黑障区的时候是没法进行任何通讯联络的。

宇宙飞船从外太空返回地球过程中必须经过与大气层的摩擦，在这过程中会对飞船的姿态进行调整。另外，在宇宙飞船的表面会附着一层用于烧蚀的物质。用来带走因为与大气剧烈摩擦产生的热量。同样这些物质也会影响电磁波的传输。

目前，世界上能够建造宇宙飞船的国家不是很多除了传统的俄罗斯，美国中国之外，目前还有欧洲和日本。其中俄罗斯的建造水平最高，目前，国际空间站的人员运输基本上依靠俄罗斯的宇宙飞船来进行。

宇宙飞船经历黑障区是非常危险的一个时间段。因为这个阶段的时候，任何无线电通讯都已经失效。地面人员对面对飞船是缺乏任何控制手段的。

近些年世界空间技术发现比较迅速，上个世纪就可以做到载人航天飞行了，而我国这些年也是奋起直追，先后发射了天宫系列等先进的航天设备，而在宇宙飞船设计中，有一种技术却令科学家比较头疼，这就是黑障效应，那么这到底是一种什么现象呢？有什么危害？

在飞行器完成自己的任务返回地球时，因为速度的原因，下降到一定的高度会出现一种无法和地面通讯的现象，这种现象就被称为是黑障现象。这是一种大气层独特的现象，产生的原因是因为在以极快的速度返回时，航天器需要和大气摩擦来快速减速，这个时候有一面正对空气，会把动能转化为热能，产生大量的热量，航天器的材料都经过特殊的制作，哪怕这个时候温度会高达两千度，也不会融化外壳，但是这个时候会因为高温产生等离子层，这是因为激波的作用和压缩空气的效果，等离子体会屏蔽电磁波，从而会使用过电磁波通信的航天器产生短暂的失联现象，这就是所谓的黑障。

黑障大概发生在距离地面三十五到八十公里的地方，目前还没有很好的方法去消除黑障，不过也有一些应对方法，比如改良通讯装置的信号发射功率，或者把装置安装在影响最小部位，通过发射毫米波，激光这些黑障影响比较小的信号等。不过，因为黑障时间比较短，而且这个时候基本不会出现太大的问题，所以黑障现象并不是太严重的影响。

实际上要说到这一点的话，就得提到美国人的一款导弹，也就是他一种实验型的超高速导弹，这种导弹它的速度可以达到十几倍音速，做到真正的一小时打击全球。

但是美国人在这一项导弹上面的研究一直是处于一种失败的状态，为什么十几倍音速的飞行会导致导弹的周边和周围的空气会摩擦的很热，这会使得周边产生大量的等离子体。

我们知道信息之间的传输，比如说手机和无线电之间的传输都是依靠着就是存在于空气中的这些电子信号，但是这些等离子体由于输入了大量的能量，会吸收这些东西，这样的话，对于导弹的控制就没有办法通过外部对它进行控制了。

这是一个很蛋疼的问题，为什么？飞机的姿态，他需要地面参照物，他不可能仅仅只依靠陀螺仪来稳定自己的飞行姿态，他需要通过天上的GPS或者是地面对于他飞行姿态的矫正，如果说任凭他自己飞行的话，这颗导弹将会飞出什么样的轨迹来，根本就没有办法预料到 所以在超高速的环境之下，缺乏地面的有效控制，以后，这种飞行器极有可能出现那种空中不受任何约束，然后自己失去了作战指令以后一头扎向大地。

我们说到航天飞行器所经历了这一个区域，也就是黑障区的话也是面临相同的问题。航天器经过外太空进入大气层的时候会和大气层内的大气反产生摩擦，并且航天器它本身速度特别快，所以等离子体包括旁边比较发烫的气体，会包裹着航天器，让地面对航天器之间的联系，包括对于航天器整个飞行姿态的矫正都没有办法传输到航天系上面，（今日头条漩涡鸣人yy首发于悟空问答）所以说这一段区域，我们是没有办法联系航天器的或者是上面的宇航员的。

在这个区域高热的气体可能会对本身航天器内部的人员或者仪器产生损害。与此同时，剧烈的摩擦也有可能造成航天器在空中会解体，更要命的一个问题就是航天器所要选择的着陆地点是预先规定好的，比如说人烟稀少，或者是是陆地不要是海洋，如果说航天器降落错了地方，比如说掉到水里面去了，或者是掉到海里面去了，经历过那么一段漫长的颠簸期的宇航员是没有任何力气去抵抗这种情况的，也就是说，航天器掉到海里，面对宇航员来讲，基本上是九死一生。

除此以外，航天器的飞行姿态没有办法矫正或者是航天其他最后的时候，他的缓着陆的指令没有发出的话，也可能造成航天器直接撞到地面上，这样的话，整个航天器就可能会拍扁，或者是宇航员遭到剧烈冲击，产生生命危险。

所以说如何解决航天器在这一段降落期间的指令输入问题，是各国载人飞行的重要课题。

如何评价Spacex载人飞船完成首飞成功回到地球

对于space x公司的载人“龙”飞船成功回到地球，展现了美国私人（民营）公司踏入航天领域的一个重大突破，也解决了美国NASA在航天飞机退役后青黄不接的尴尬，能一解多年来“搭”俄罗斯“便车”的忍气吞声。从长远的来说，由于采用了可回收的猎鹰9号火箭技术和革新的飞船设计，大大降低了成本，使将来的商业航天飞行称为可能。

龙飞船很牛吗？

从发射、飞行、返回的原理上来说，跟俄罗斯和我国的神舟号并无二致。同样采用的是降落伞回收的方式，但不同的是，俄罗斯“联盟”号和“神舟”号飞船最多只能搭载3人，而“龙”飞船可搭载7名宇航员，等同于航天飞机的搭载人数，人数的增加，无疑是大大降低了运营成本。

相比“联盟”号和“神舟”号的人货混装的不同，“龙”飞船采用了更为方便的人货通用设计，拆掉座椅就成了货运飞船，装上座椅就成了载人飞船，而不需要像中俄飞船那样需要单独分为载人和载货飞船，舱室设计的也更加简洁，更具有科幻味道。

“联盟”号和“神舟”号的操作面板看上去多为机械操控，且设计的比较杂乱，龙飞船的操作面板则为更加直观的超大触控液晶操作面板，看上去更加直观，更加的自动化、智能化，类似于现在战机的“玻璃化”座舱，当然，它也有一套完整的机械操作面板作为系统备份。

与中俄飞船的一次性逃逸塔、着陆反推发动机等设计不同，“龙”飞船侧壁安装了8台Super Draco逃逸发动机，互为备份，甚至可以在着陆的时候能进行悬停操作（跟猎鹰9号火箭自动回收差不多），大大减少了一次性逃逸塔的使用成本，也更加降低了返回着陆的冲击力。

所以来说，这次龙飞船的发射成功，不管是对于私营企业涉足载人航天来说，还是对于革新人类全新的载人飞船设计，绝对算是一个里程碑。而不仅仅只是一个“换汤不换药”的表面秀而已。

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