能抗2000高温的充气罩，中美都在研究，或将是登陆火星的关键？

　　火星，这颗通体呈橘红色的星球，对于人类而言，就是一个既陌生又熟悉的存在。
　　之所以说陌生，是因为人类自开始宇宙探索后，还从未登陆该星球，对于火星的研究，一直停留在观测和猜想之中。
　　至于＂熟悉＂的原因，则主要源于各类影视、小说作品中的描述，比如《火星任务》、《火星救援》等好莱坞大片中，火星都是作为故事背景出现的，又如早前爆火网络的＂火星文＂，那更是为一众80、90后所熟知。
　　不过，随着科技的不断发展，人类很可能会打破这种＂陌生＂与＂熟悉＂的壁垒，简单来说，就是人类将直接登陆火星，正式了解这颗橘红星球。
　　但令人震惊的是，人类能否登陆火星的关键，其实就是一个充气罩，也是一个中美两国都在积极研发的＂黑科技＂。黑科技充气罩：充气式返回舱
　　首先，让我们先来了解一下这个＂充气罩＂，该设备在国内的命名为＂充气式返回舱＂，顾名思义，就是在返回舱上安装一个充气式＂降落伞＂，以让返回舱能够完成减速，并成功着陆地球。
　　不过，需要注意的是，这个充气式降落伞的开伞时机，并不是在大气层之内，而是需要在大气之外打开。
　　这也就意味着，充气罩降落伞需要承受住返回舱与大气层的摩擦高温，须知这可是上千度的温度啊，寻常钢材在如此环境下，都会直接化成渣滓。
　　除此之外，因为需要在大气之外展开充气罩，充气状态与中空环境就势必产生压强差异，这对充气罩并非好兆头，毕竟气压一旦出现悬殊，那整个充气罩的稳定性将会受到极大的挑战。
　　因此，充气式返回舱的概念自上世纪60年代提出起，就一直处于紧张的研究之中，其中最具代表性的，就是美国的AID（Attached Inflatable Decelerator）项目，用中文表述就是附体式充气减速器。
　　该项目最初的初衷，是为了让美国＂海盗号＂探测器能在充气罩的空气制动下，于火星完成一次软着陆，以方便后续的研究。
　　为此，美国专门找来了闻名于世的美国Goodyear公司，即美国固特异，这是一家专研于橡胶制品的企业，因出产的轮胎质量优异而为世人熟知，美国将固特异纳入项目合作之中，又投入了大量专业博士，可见其对减速器研发的决心。
　　但饶是如此，AID项目在材料、气压等多方面因素的影响下，最终还是走向了失败，这种充气式减速器的概念，也只能暂时封存。
　　直到上世纪80年代，也就是AID项目之后30年，美国航空航天回收系统公司重启了该项目，并重新命名为充气式回收飞行器（Inflatable Recovery Vehicle），即IRV项目。
　　IRV项目在AID的基础上，对充气罩的材料和结构进行了改进，甚至还加入了高压稳定的考量，这从根本上解决了中空失压的问题。
　　除此之外，IRV还在结构舱的前端设置了缓冲气室，简单来说，就是在回收舱着陆时，IRV还会运用高压弹出一个缓冲气垫，来让回收舱完成真正意义上的软着陆。
　　值得一提的是，该项目在携带180公斤载重的空投测试中，成功完成了着陆，这也证明了充气罩返回舱理论的可行性。
　　当然，IRV的成功也让其他国家得到了启示，大家纷纷展开相同方向的试验，比如二十世纪90年代时，俄罗斯就与欧洲航天局合作，开展了一个名为＂充气再入与降落技术（inflatable re-entry and descent technology）＂的项目，简称IRDT。
　　该项目与IRV理念相似，都意在打造一个充气罩式的着陆舱，但遗憾的是，IRDT在历经三次试飞后，都未能取得成功。
　　除此之外，日本也开展了名为＂大气进入舱薄膜减速器（Membrane Aeroshell for Atmospheric-entry Capsule）＂的项目，并将其简称为MAAC。
　　MAAC项目简直就是美国IRV的翻版，它们都使用附体式张力锥形的罩式，唯一不同的是，日本在IRV的基础上，进行了一些现代化的改装，来让整个系统变得更加稳定。
　　基于IRV试验的成功，日本MAAC也在风洞测试中完成了全部实验，尽管目前暂还不能投入实际运用，但日本航空从中受益良多，尤其是实现了充气找减速器理论的＂零突破＂。
　　而我国作为世界强国，虽然在航天事业方面起步较晚，但依然投入大量科研资源，在二十一世纪初时开启了该领域的研究。
　　比如，作为航空领域权威期刊的《宇航材料工艺》，就曾在2003年第6期刊中指出，我国的充气式载人飞行器，及其柔性防护系统已经处于研究发展阶段。
　　从这一点来看，位于世界强国之列的中、美、俄都采用各自方式，在充气式减速器领域展开＂奔跑＂，但这也产生一个新的问题：该技术的突破，究竟能带来何种益处？充气式返回舱：登陆火星的关键
　　事实上，正如前文所言，充气式减速器的核心优势，就在于能在飞行器在各种环境下，都可以轻松完成软着陆，这不仅能保证飞行器的稳定性，还能拓宽人类太空飞行器的可降区域。
　　要知道，眼下飞行器若想抵消穿越大气层带来的高温，基本都是依靠底部钟形的隔热层，但这种传统的隔热方式，其实只适用于地球。
　　这主要是因为，大气层摩擦所带来的高温已达恐怖的上千度，这意味着隔热层必定要极为厚实，可如此设计无形中也加大了飞行器的重量。
　　好在地球的大气层相对较厚，使得飞行器虽然重量过大，但在摩擦中却也完成了减速。
　　所以，重量居高不下的飞行器，要想完成异星球着陆，那所降星球的大气层的密度和厚度，也必须和地球一致，若是对方星球的大气层过薄，那飞行器的重量，很可能让它来上一次＂千斤坠＂，直接粉碎在异星。
　　然而，宇宙中各行星的大气层厚度，怎么可能都与地球一致呢，比如火星的大气层就极疏、极薄，根本不能为传统飞行器提供减速效果。
　　因此，飞行器的自主减速就显得极为重要了，而充气式减速器作为一种节省能源的创新方案，自然也就成为了登陆火星的首选。
　　值得一提的是，我国在2020年5月6日发射的长征五号B运载火箭中，就曾对装配了充气式减速器的返回舱进行了试验。
　　该试验虽然保证了返回舱的安全，也让返回舱完成着陆，可实际着陆点与预想着陆点却出现了很大的偏差，所以实验结果判定为异常，还需要进一步改进。
　　但据美国《纽约时报》网站的消息，美国国家航空航天局（NASA）在2022年11月10日时，将一个充气装置送入太空，并成功在预计的夏威夷降落点完成了回收。
　　这也宣告人类首个充气式减速器的全面成功，而美国也由此成为了第一个达成该成就的国家。
　　不过，我国作为研究起步较晚的国家，能够在十年间达成如此成就，已足以让世人信服，毕竟，美国从上世纪六十年代研究算起，直至2022年的今天才取得成功。
　　相信在我国航天人的努力下，下一场登陆火星的较量，我国能够一马当先，夺得头筹。参考资料：
　　《充气式再入飞行器柔性热防护系统的发展状况》--------夏刚,程文科,秦子增.宇航材料工艺,2003,33(6):1-6. DOI:10.3969/j.issn.1007-2330.2003.06.001.
　　《美媒报道：NASA试验登陆火星＂充气城堡＂》-------参考消息
　　《美载人登陆火星任务的6大关键技术》---------中国国防报
　　《长征五号B运载火箭搭载的柔性充气式货物返回舱试验舱 返回现异常》---------北晚在线