人类向往蓝天白云,梦想飞得更高更远。然而,要让飞船在遥远的宇宙中行走,并最终平安返回地球,材料的挑战是巨大的。极端的高温、剧烈的气动加热、猛烈的空气摩擦,无不对飞船的结构和材料提出了苛刻的考验。材料能否经受住如此残酷的环境,直接关系到航天器和宇航员的生命安全。

在这场航天材料的竞赛中,中国独树一帜,创新出多种防护性能卓越的新材料,引领了航天材料的新潮流。

返回器精彩冲刺

嫦娥六号就像个太空旅行者，带着月球的尘土在太空漫游了14天之后，现在正一路飞奔回地球。

这返回器啊，得经历一番火烤，表面温度能飙到3000度，简直比烤箱还猛。但它聪明着呢，采用“打水漂”技巧，先是减速到7公里/秒，然后再弹回空中，接着又一头扎进高温里，穿越那所谓的“黑障区”。

整个过程就像守护神一样，确保那些宝贵的月壤安全无恙。大约半小时后，返回舱就会准时降落在内蒙古的四子王旗，真是比快递还准时。

说到亮度嘛，现在它像16等星那么亮，但等到明天，因为摩擦生热，可能会亮到10等星左右。那时候，美国北方的朋友们就能用肉眼看到它在天上划过的轨迹，想想也挺激动人心的。

返回器外面包裹着那种超牛的轻质C-Si-O蜂窝增强低密度烧蚀防热材料。这玩意儿可是咱们独创的，连美国都眼红得不行。虽然飞船回来的时候外表可能被烧得跟炭似的，但里头可是安全得很，月壤样本新鲜度一点不受影响。

嫦娥六号返回时“变焦”，为何升空时无碍？

近日嫦娥六号返回地球！实现世界首次月球背面采样返回！圆满完成任务的它载誉归来，一片祝贺声中，网友的关注点却逐渐跑偏。很明显能看到，返回器表面的“黑黑的、焦焦的”，网友直言看起来很香的样子。

为何归来的时候总是黑乎乎的，升空的时候却没有什么烧灼痕迹？难道是我国的航天防火、隔热技术还不够成熟吗？答案很明显，肯定不是。

那么就要从嫦娥六号返回的过程讲起了，“变焦”正是在返回途中造成的。要知道在天空中嫦娥六号的运行速度是非常之快的，因此直挺挺的降落是几乎不可能的事情。

因此，嫦娥六号的返回方式采用的是跳跃式方式再入返回，也被网友戏称为“打水漂式”返回。整个过程分为五段，滑行段、初次再入段、自由飞行段、二次再入段、着陆段。在嫦娥六号距离地球5000公里的时候，轨道器和返回器就开始分离。返回器分离后，开始第一步单舱滑行，意味着正式和太空说再见了。

当返回器滑行到120千米的高空时，返回器先以-6度的小角度进入大气层，速度接近第二宇宙速度，每秒高达10.9公里！

这是什么概念？高速运行的返回器与空气进行摩擦，所产生的高温可达2000多度。那么高温烤制的结果是什么，燃烧起来也就是我们看到的表面烧焦了。上两千度的高温，足够将物体瞬间化为灰烬，但是，大家完全不用担心里面，因为里面毫发无伤。不是没有防热材料，而正是防热材料抵抗高温最有力的证明。

嫦娥六号烧蚀材料有多先进？

呐，就是这个，由中国运载火箭技术研究院航天材料及工艺研究所研发的蜂窝材料。

本次嫦娥六号返回器大面积防热结构使用的轻质蜂窝增强防热材料采用创新的材料设计方法，解决了轻质材料与长时复杂气动加热的矛盾，优异的烧蚀性能使得返回器气动外形保持良好，为按照精准设计轨道返回提供了保障，同时为保护内部的月壤成功返回地面起到决定性作用。

这种材料的优势在于重量轻、强度高，并且具有优异的隔热性能，像是给返回器穿上了一件防热服。比如，它在高温的过程中会发生分解、抗化、升华一系列的吸热反应，从而带走大量的热量，保护内部结构。

这么说吧，在2000度以上的超高温环境下工作，能够在530秒的工作时间内将舱内温度保持在30度以下。相比之前，美国的阿波罗飞船，乃至现在的猎户座飞船，用的热防护材料都是一种叫做AVCOAT的东西。

这是一种以环氧改性酚醛为基底、填充石英纤维的烧蚀材料。

它能够在再入地球大气层时，通过烧蚀，也就是材料表面逐渐分解和蒸发，来吸收和带走大量的热量，从而有效地保护返回舱内部的设备和宇航员。然而，这种材料的制造十分复杂，而且还都是纯手工打造。据悉，需要人工将数十万个蜂窝孔一个个灌注，这个过程耗时耗力，全部加注成型，周期往往长达六个月，而且效率也较低，成本也高。

而中国的蜂窝材料，则先进多了。

其采用热压罐一次成型技术，大大缩短了制造周期，据说仅需8小时就能完成。相比于美国的手工灌注，这种方式不仅效率更高，生产速度也更快。更重要的，中国的蜂窝材料重量比美国的更轻，性能更优异。

材料越轻，带来的好处可多了。

不仅提高了返回舱的隔热效果，还减少了飞行器的总重量，从而提高了燃料效率和飞行性能。值得一提，除了返回器大面积防热结构使用的轻质蜂窝增强防热材料外，科研人员经过多轮筛选又研制出连续纤维增强的SPQ材料、聚酰亚胺透波天线、热控涂层等多种材料。从而提供了多种功能与结构的材料解决方案，最终为嫦娥六号提供全方位的保驾护航。

这么看来，一个是“手工仙人”，一个是工业超级大国，谁更先进一目了然。

相比嫦娥五号的性能优化

嫦娥六号返回器大面积使用的防热材料与嫦娥五号上应用的材料具有一定的继承性，在其基础上进行了多项优化:

01

针对嫦娥六号任务更久时间存贮和更长时间在轨的特殊性进行了优化，进一步降低防热材料在空间环境下的小分子挥发，大幅提升其热真空性能，适应更长期在轨的需求。

02

对材料、结构的稳定性以及在真实气动加热轨道下的热防护性能进行了综合评价，为嫦娥六号的成功返回做了充足的科学研究与验证工作。

03

保证任务成功不仅要控制防热材料的密度及其均匀性，还要控制各防热结构的重量配比和分布，以保证返回器的质心位置，减少配重，增加飞行任务的有效载荷，研制人员在不同防热结构重量分布控制和相互匹配方面做了大量工作，进行了充分的试验验证，保证产品精益求精。

除返回器大面积防热结构使用的轻质蜂窝增强防热材料外，火箭院航天材料及工艺研究所研制的连续纤维增强的SPQ材料、聚酷亚胺透波天线、热控涂层等多种材料，提供了多种功能与结构的材料解决方案，为嫦娥六号全方位保驾护航。