摘要：让无数科学家头疼不已，甚至航天强国也对此束手无策，就在人们几乎要放弃希望的时候，中国在这个世界级难题上取得了突破性进展，他们是如何做到的？

文|江卿曻

编辑|江卿昇

太空中总有一道无形的屏障，阻挡着人类探索宇宙的脚步，当航天器携带着宇航员进入地球大气层时。

突然之间一切都变得未知，地面指挥中心焦急地呼叫，却只能得到一片寂静的回应，宇航员孤立无援。

飞船仪表盘上的数据变得毫无意义，前所未有的危机正悄然逼近，在过去的几十年里，这个被称为“黑障”的现象。

让无数科学家头疼不已，甚至航天强国也对此束手无策，就在人们几乎要放弃希望的时候，中国在这个世界级难题上取得了突破性进展，他们是如何做到的？

提到“黑障现象”很多人可能会感到陌生，简单来说，黑障是指航天器在高速穿越大气层时，由于与空气剧烈摩擦产生的高温，导致飞船周围的空气电离形成等离子体。

阻碍了无线电通讯信号的传播，当飞船以数倍音速冲向地面，周身被数千摄氏度高温的等离子体包裹，脆弱的通讯系统瞬间化为乌有。

飞船就会与外界失去了所有联系，这种突如其来的“失联”状态，不仅让地面指挥人员提心吊胆，更是给宇航员的生命安全带来巨大威胁。

毕竟飞船进入大气层本就是整个航天任务中最为凶险的环节，稍有差池就可能酿成悲剧，如果在这个节骨眼上还失去了地面的技术支持和应急指导。

无异于让宇航员成为孤军奋战的勇士，背负着随时丧生太空的风险，更何况，黑障的影响远不止于此。

它还严重制约了导弹，高超音速飞行器等尖端武器的发展，成为阻碍人类航天事业腾飞的一大瓶颈，但此时中国科学家带来了令人惊喜的突破。

曾经在美苏太空竞赛的年代，两个超级大国都曾投入大量人力物力，试图找到穿越黑障的“金钥匙”，他们最初把希望寄托在改进飞船的外形设计和表面材料上。

希望通过优化气动外形，使用特殊涂层来减少飞船表面的等离子体生成，大量地面模拟实验和真实飞行数据证明，这条路走不通。

然后科学家们将目光转向了通讯设备的升级换代，他们先后为飞船配备了功率更强的信号发射器和接收器，希望能凭借“高功率”冲破电离层的屏障，耗费70年时间但收效甚微。

多年努力，换来的却是一个令人沮丧的事实，在当时的技术条件下，人类无力逾越黑障这道“天堑”。

与此同时中国的航天事业虽然起步较晚，但发展速度惊人，进入新时代，随着综合国力和科技实力的快速提升，中国接连在载人航天，月球探测等领域取得标志性成果。

随之而来的是攻克黑障的迫切需求，为了保障航天员生命安全，一支由钱学森，黄纬禄等大科学家组成的攻关团队应运而生。

中国航天人可谓是做足了技术准备，一个个测控站组成的“天罗地网”，在飞船回家的航道上，喀什测控站，和田测控站等多个“前哨”严阵以待。

时刻准备着接力追踪飞船的踪迹，其中有一支被誉为“追星大篷车”的队伍格外引人注目。

这就是和田测控分队，他们肩负着最为关键的80秒测控任务，要知道，飞船一旦进入“黑障区”，时间就如同与生命赛跑。

稍有延误，飞船的位置和状态数据就会出现致命的空白，后续的引导控制和着陆搜寻都将无从谈起，对此，和田分队的战士们心知肚明。

测控分队里，相控阵雷达是中国航天测控系统的“王牌”，它犹如一位全能的“追踪高手”，即使在“黑障区”这样复杂多变的环境下，也能精准锁定飞船的位置和状态。

这得益于相控阵雷达的独特“追星”能力，它通过调整雷达波束的方向和形状，在电子扫描的基础上实现实时动态跟踪，从而提高了目标捕获的成功率。

而且相控阵雷达还有一个“绝招”，那就是通过大量天线单元的协同工作，在毫秒之间完成信号的发射和接收。

哪怕在电离层严重干扰的情况下，它依然能够做到“望闻问切”，时刻掌握飞船的着陆情况。

2023年6月4日神舟十五号返回任务中，相控阵雷达再次大显神通，它不仅进行了功率放大器件的升级，大幅提升了雷达信号的穿透力，还对跟踪算法进行了优化。

实现了对“黑障区”目标的快速截获和稳定跟踪，这一系列“硬核”升级，让相控阵雷达成为名副其实的“探路先锋”，为飞船顺利通过“黑障”提供了坚实保障。

更让人惊喜的是，在整个测控过程中，相控阵雷达并非“单打独斗”，与其他设备形成了默契的配合。

光学跟踪设备，多普勒雷达，测控电视等，都在这场“接力赛”中发挥着不可或缺的作用，正是在这种“集群作战”的模式下，中国航天测控人员才能为飞船导航保驾护航。

功夫不负有心人，中国航天人最终找到了破解黑障之困的办法，大幅提升了飞船姿态和轨道控制的精度，采用的新型防热材料，也让飞船安然度过了数千摄氏度高温的考验。

正是他们的不懈努力，才换来了神舟系列飞船成功穿越黑障区，将航天勇士安全送回家园，如今，中国已成功发射神舟系列载人飞船。

执行交会对接，出舱活动等任务的同时，这些飞船还肩负着对黑障问题深入研究的重任，得益于不断优化升级的通讯设备和自主导航系统。

地面指挥中心实现了对飞船返回全程的实时监控和指挥调度，黑障对航天任务的影响已降到最低，这些成果的取得，标志着中国在黑障领域的研究已跻身世界前列。

不仅如此，由黑障突破带来的技术进步，还为中国探月工程，火星探测等深空任务插上了腾飞的翅膀。

透过这些壮举，我们不难发现，中国航天的每一次飞跃，都凝结着攻克黑障的功劳，而这背后，是中国科技创新能力的整体跃升。

在“黑障攻关”的过程中，中国不仅在通讯，材料，空气动力学等领域取得了原创性突破，还打造了一支高水平的航天科研队伍。

当人类第一次迈出地球，当阿姆斯特朗在月球留下那一串脚印，我们就知道，探索宇宙是全人类的共同梦想。

登月是一个标志性的里程碑，从1969年阿波罗11号实现首次载人登月，到如今的阿尔忒弥斯计划，人类对月球的探索从未停歇。

载人登月任务的安全风险始终居高不下，阿波罗13号的惊天一幕就充分说明，如果飞船在返回途中突遇故障，宇航员根本来不及等到穿越黑障区，恢复通讯的那一刻。

未来在中国自己的载人登月任务中，这套先进的通讯系统无疑将发挥更加重要的作用，它不仅能确保飞船在“黑障区”的飞行安全，还能为登月宇航员提供“星地互联”的信息保障。

借助它即使远在38万公里外的月球，宇航员也能与地面保持实时音视频连接，共享探月的喜悦时刻。

相信他们的引领下，中国航天必将乘风破浪，向着建设航天强国的伟大目标阔步前行，那时，中华民族将以更加昂扬的姿态，向人类献上更多探索宇宙的中国方案。

黑障，曾经是横亘在人类通往星辰大海征程上的一道难关，在中国航天人不懈的努力下，这道难关终于被攻克，这不仅仅是一项技术的突破。

更是中国航天不断超越自我的写照，这一突破不仅属于中国，也属于全人类，因为每一次对未知的挑战，都是人类文明进步的印记。

北青网2023年6月7日《稳定跟踪黑障区穿越！相控阵雷达、“追星大篷车队”护送飞船安全返回》报道

中国载人航天工程网2023年6月4日《神舟十五号载人飞船返回舱成功着陆 神舟十五号载人飞行任务取得圆满成功》报道

来源：江卿曻