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  这个可膨胀的热防护系统能够承受航天器再入轨道时产生的超过800摄氏度的高温。

  据“英国皇家化学会”网站7月26日报道,一个巨大的倒置的蘑菇从美国维吉尼亚海岸上空的天空骤然降落,这可不是目击者出现了幻觉。这是美国航天局在检验一种航空器降落在行星表面或返回地球时的新防护方法和减速方法。我们讨论的这个大蘑菇是一个巨大的可充气外壳,应用了最先进的材料技术。

  当航天器进入行星大气层的时候,它需要降低速度,以减少着陆带来的影响,并降低航天器表面的温度。科学家的最新设想是,在航天器上配置一个可充气的防热防护装备——美国航天局把这个装备叫做超音速可膨胀空气动力学减速器(HIAD)。

  “航空器的速度降低得越多,能够携带着陆的重量就越大,” 在HIAD项目中负责热力学部分的主管Walter Bruce说。这个可膨胀的热防护系统刚刚在维吉尼亚州Wallops岛的一次演示飞行中进行了测试。它由多个同心的“内胎”构成,这些内胎可以充气,构成一个宽而浅的锥形。这个防护系统必须能够禁受高达1200摄氏度的高温,但同时还必须足够灵活,能够折叠起来。

  “我们面临的一个巨大挑战是把这个防护系统装在一个比较小的容器里,所以你不能使用传统的僵硬的热防护系统,”Bruce说。为了做到这一点,这个新的防护系统使用了一种多层的高科技纤维。

  最外面的两层是一种叫做Nextel的纤维。这是一种铝硼硅酸盐纤维,提供了一层结实抗磨损的外套。再往里的两层是用Pyrogel制成的隔热层。Pyrogel是一种高温耦合剂,可以耐受高达1200摄氏度的高温。这个隔热层以硅凝胶为基础,并加入了玻璃纤维作为强化。最里面是薄薄的一层Kapton和Kevlar。其中的Kapton是杜邦公司生产的一种聚酰亚胺薄膜材料,具有耐高温的性能。而Kevlar是杜邦公司生产的一种芳香族聚酰胺纤维的商品名,其材料名为聚对苯二甲酰对苯二胺。最里面的这一层使整个防护系统的强度更高,并且可以起到气体屏障的作用。整个防护系统是一个可膨胀的环形囊状物,受到以上几层精致的材料保护,而它本身是用硅酮制成的,硅酮外面覆盖着编织过的Kevlar。

  这个在原理上已经得到了验证的系统被装载在火箭顶端的锥形结构里,那里的直径只有55厘米,但是这个防护结构在充气后可以形成一个直径接近10米的热防护盾。在不久前在维吉尼亚州Wallops岛进行的这次测验中,整个防护系统是从地球上空大约500千米高的火箭中释放出来的。它的速度超过了每小时12000千米,温度达到了800摄氏度。