北京時(shí)間4月11日早上8時(shí)7分前后，美國阿爾忒彌斯2號(hào)載人繞月飛船迎來了整個(gè)任務(wù)中最危險(xiǎn)的環(huán)節(jié)。

四名宇航員在完成繞月飛行后，乘坐獵戶座飛船以每秒10.6公里（折合每小時(shí)3.83萬公里）的速度撞入地球大氣層。

這個(gè)速度是空間站返回飛船的近一倍，意味著更大的動(dòng)能、更劇烈的壓縮加熱、更極端的材料考驗(yàn)。

短短十幾分鐘內(nèi)，飛船要將三萬多公里的時(shí)速降到濺落階段的低速狀態(tài)，巨大的動(dòng)能幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量。

真正替宇航員扛住這場(chǎng)火海的，是獵戶座底部一面直徑達(dá)五米的燒蝕隔熱罩。令人心驚的是，這面隔熱罩外層燒蝕材料的厚度大約只有2.5厘米到7.6厘米，最厚處也不過半個(gè)手掌寬。

再入時(shí)，飛船外表會(huì)產(chǎn)生將近2800℃的極端高溫，接近許多金屬的熔點(diǎn)。

隔熱罩靠的并不是硬扛，而是一種被稱為“可控?zé)g”的原理，表面的燒蝕材料在高溫下逐層碳化、汽化，像護(hù)城河一樣消耗掉外來熱量，從而把艙內(nèi)溫度維持在適合人生存的范圍。

然而這面隔熱罩的隱患，早在三年前就已經(jīng)埋下，2022年阿爾忒彌斯1號(hào)無人繞月任務(wù)返回后，工程團(tuán)隊(duì)在回收的飛船上發(fā)現(xiàn)，隔熱罩炭化材料的磨損方式與預(yù)期截然不同，出現(xiàn)了異常裂開和材料剝落，防熱材料在100多個(gè)位置意外掉落。

后續(xù)調(diào)查確認(rèn)，這是燒蝕材料內(nèi)部產(chǎn)生的氣體沒有足夠順暢地逸出，導(dǎo)致壓力積聚、局部開裂并碎裂脫落。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)直接導(dǎo)致阿爾忒彌斯2號(hào)載人任務(wù)的發(fā)射時(shí)間一再延后，原定2022年底，硬是拖到了2025年11月才最終發(fā)射。

更有意思的細(xì)節(jié)藏在材料和工藝?yán)铮C戶座飛船使用的燒蝕材料AVCOAT，名字聽著和五十多年前阿波羅登月時(shí)一樣，但實(shí)際上根本不是“同一個(gè)東西”。

當(dāng)年給阿波羅造隔熱罩的供應(yīng)商早已關(guān)門，配方雖然還在，生產(chǎn)工藝鏈卻完全斷裂，NASA后來委托洛克希德·馬丁重新復(fù)原制造流程，從蜂窩格柵手工灌注改成了大面積模塊化成型。

在航天材料這個(gè)領(lǐng)域，配方相同不等于性能相同，工藝才是靈魂，同樣的化學(xué)成分，換一種固化溫度、換一種填充密度、換一種內(nèi)部孔隙分布，在近三千度等離子體沖擊下的行為就可能天差地別。

阿爾忒彌斯1號(hào)暴露的炭層異常脫落，某種程度上就是為這種“失傳后重造”的工藝交了一筆學(xué)費(fèi)。

盡管發(fā)現(xiàn)了隱患，NASA并沒有把阿爾忒彌斯2號(hào)已經(jīng)裝好的隔熱罩拆下來重做，成本與進(jìn)度的雙重壓力下，工程團(tuán)隊(duì)選擇了一條帶著妥協(xié)色彩的路，改變返回軌跡來降低風(fēng)險(xiǎn)。

原本獵戶座飛船采用的是“跳躍式再入”技術(shù)，先切入大氣層上層，像打水漂一樣被彈起，再第二次扎入完成減速。

這種設(shè)計(jì)雖然能把一次劇烈的熱沖擊分成兩次相對(duì)溫和的熱脈沖，但隔熱罩要經(jīng)歷兩輪加熱—冷卻的循環(huán)，反復(fù)的熱脹冷縮對(duì)燒蝕材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)是極其苛刻的考驗(yàn)。

為了阿爾忒彌斯2號(hào)，NASA改用高拋式再入路徑，縮短高熱負(fù)荷持續(xù)時(shí)間，讓隔熱罩承受的熱過程更可控。再入角的精度也必須控制在不到一度的范圍內(nèi)，角度太大，熱流和過載會(huì)急劇增加，角度太小，飛船可能被大氣層彈出去，錯(cuò)過安全走廊。

這種“修改軌跡而非修復(fù)缺陷”的做法，在航天界引發(fā)了激烈爭議，倫敦瑪麗女王大學(xué)物理學(xué)與數(shù)據(jù)科學(xué)講師艾德·麥克勞利指出，再入過程中艙體溫度將接近太陽表面溫度的一半，沒有隔熱罩艙體將熔化燒毀。

前NASA宇航員、熱防護(hù)系統(tǒng)工程師查爾斯·卡馬爾達(dá)長期公開批評(píng)這一決策，認(rèn)為NASA在問題定義與根本解決上并未履行應(yīng)盡的職責(zé)。

曾在NASA工作超過三十年的熱防護(hù)材料專家丹·拉斯基則表示，當(dāng)隔熱罩出現(xiàn)剝落或大塊脫落時(shí)，即使飛行器沒有被完全摧毀，也已處于即將失效的臨界點(diǎn)。

獵戶座飛船再入過程中的另一個(gè)考驗(yàn)是“黑障”，飛船裹在一層電離氣體里，無線電信號(hào)傳不出去，地面控制中心在長達(dá)六分鐘的時(shí)間里與飛船完全失聯(lián)。

這段時(shí)間里，宇航員要承受3.9倍重力加速度，同時(shí)緊盯艙內(nèi)儀表，確認(rèn)那塊重新評(píng)估過的AVCOAT正在按預(yù)期燃燒、氣化、帶走熱量。隔熱罩沒有備用方案，宇航員也沒有任何逃生途徑。

阿爾忒彌斯2號(hào)的四名宇航員，NASA宇航員里德·懷斯曼、維克托·格洛弗、克里斯蒂娜·科克以及加拿大航天局宇航員杰里米·漢森，是半個(gè)多世紀(jì)以來首批重返月球軌道的人類。

他們深知此次飛行面臨的風(fēng)險(xiǎn)，也全程參與了飛船建造的各個(gè)環(huán)節(jié)，指令長懷斯曼曾表示，如果按照新的再入路徑飛行，這面隔熱罩將是安全的。

NASA局長賈里德·艾薩克曼在采訪中也坦言，“從長遠(yuǎn)來看，這并非正確的方式”，但分析測(cè)試表明有充足的安全余量執(zhí)行這次任務(wù)。

獵戶座飛船的返回不僅關(guān)系到四名宇航員的生命安全，更關(guān)系著美國重返月球計(jì)劃的整個(gè)未來。

阿爾忒彌斯計(jì)劃的每次任務(wù)成本保守估計(jì)超過四十億美元，如果將SLS火箭和獵戶座飛船長達(dá)十幾年的研發(fā)費(fèi)用分?jǐn)傔M(jìn)去，真實(shí)成本可能接近百億美元量級(jí)。

這意味著每一次飛行都不容有失，隔熱罩作為飛船底部最關(guān)鍵的防護(hù)層，能否在極端高溫下守住最后一道防線，全球航天界正密切關(guān)注著這十幾分鐘的最終考驗(yàn)。