近日，社交平臺正熱傳一則由外國網友錄制的星艦隔熱瓦燃燒測試視頻，這位網友用高溫加熱工具對一塊星艦隔熱瓦進行灼燒，視頻顯示高溫灼燒過后沒多久，隔熱瓦被灼燒位置立即恢復了原樣。

這位外國網友是如何獲得星艦隔熱瓦的？

上個月，由飛船級“S-24星艦”與助推級“B-7超重”組成的5000噸級重型運載火箭執(zhí)行了首飛試驗任務，該火箭是人類有史以來噸位最大、推力最大的運載火箭，然而遺憾的是，由于多臺發(fā)動機熄火、高度下降、姿態(tài)失穩(wěn)等不利因素，這枚火箭在飛至39公里高度時火箭控制系統(tǒng)發(fā)出了自毀指令，最終在墨西哥灣上空自毀解體。

火箭解體本就會產生大量的碎片，而飛船級“星艦”更是安裝有15500多塊隔熱瓦，因此產生的碎片數量會更多，這些碎片首先被發(fā)現于得克薩斯州南帕德羅島海灘，隨后又在其它多地發(fā)現，有不少當地人撿到了這些碎片。

話說這種民用加熱工具有能力測試星艦隔熱瓦的隔熱性能嗎？

據馬斯克披露，星艦隔熱瓦再入地球大氣層時可以承受1377℃的高溫，且可以重復使用。視頻中網友的測試工具噴出的火焰燃燒溫度基本就是一千度出頭，還達不到該型隔熱瓦的能力上限。

其實早在網友實測之前，馬斯克就曾經放出過星艦隔熱瓦的官宣燃燒測試視頻：

說起星艦的隔熱瓦，人們很容易聯(lián)想到同樣大量使用隔熱瓦的航天飛機，后者在歷次飛行中就經常出現隔熱瓦脫落情況，二十年前哥倫比亞號也曾因為脫落的隔熱泡沫損壞了機翼隔熱瓦，最終導致7名宇航員殞命藍天的悲劇。

STS-107任務中哥倫比亞號在上升段過程中損壞了機翼隔熱瓦，導致返回失敗：

星艦也面臨同樣的問題，就在其首飛短短90秒的航程中也有多處隔熱瓦脫落。

此前曾有一段人工拆卸星艦隔熱瓦的視頻，通過視頻可以看到，這些隔熱瓦其實是鉚接于星艦箭體表面，工人用簡易工具三兩下不一會兒就能拆下，而隔熱瓦之間是存在縫隙的，這種縫隙是為了再入時為高溫膨脹留出的空間，但是呢，發(fā)射上升過程中所產生的溫度還不足以彌合這些縫隙，而高速飛行過程中的氣流產生的力就可能吹掉一部分隔熱瓦。

導致隔熱瓦脫落還有一個很重要的原因就是劇烈地振動，此前在地面靜態(tài)點火測試任務中也出現過隔熱瓦脫落。

不過，也有網友在為星艦隔熱瓦脫落找理由開脫，說什么，掉幾塊隔熱瓦根本無傷大雅，因為星艦的不銹鋼原本就足以抵御再入高溫燒蝕。這種理由站得住腳嗎？

SpaceX公司的獵鷹-9號開創(chuàng)了火箭一級垂直回收復用的先河，其核心技術之一就是發(fā)動機推力節(jié)流動力減速，但是其火箭二級就無法套用一級的復用方案，因為二級火箭是要進入近地軌道的，它的再入速度更大，由此產生的航天器與大氣層摩擦產生的熱流數值就更高，單純依賴動力減速是完全行不通的。

星艦所要實現的目標就是兩級回收完全可重復使用，意味著它需要解決獵鷹9號所沒有實現的火箭二級回收問題。

人類目前主要有兩條技術路徑可以用于抵御航天器載入大氣的高溫燒蝕，一條路徑是返回式衛(wèi)星、載人飛船應用的鈍頭體返回艙，另一條路徑就是航天飛機。

返回式衛(wèi)星、載人飛船的鈍頭體返回艙是利用氣動減速降低再入速度，同時利用防熱燒蝕材料進行隔熱，后者所起到的作用更大。

航天飛機呢，就是在鈍頭體返回艙基礎上進一步發(fā)揚氣動減速優(yōu)勢，利用更為復雜的升力體氣動布局實現更大幅度的氣動減速，進而減輕了隔熱材料的壓力，所以航天飛機迎風面隔熱瓦只需承受一千多度的高溫燒蝕，顯而易見，星艦的防熱方案繼承于航天飛機。

正如有些網友所說，星艦使用了不銹鋼材料，這種材料的熔點也是一千多度，雖然材料可以承受，但是要知道，星艦是要帶著燃料返回地球的，因為它還需要在最后階段進行動力減速著陸，而它所用的液氧甲烷燃料卻耐受不了一千多度的高溫，即便星艦有蒸騰冷卻系統(tǒng)，也抵不住大量的隔熱瓦脫落。

拋開星艦首次飛行試驗失敗的結果不談，當我們國內網友看到文章開頭那段星艦隔熱瓦燃燒測試視頻后，有部分網友又開始感嘆，還是人家掌握核心技術，我們的差距又被拉大了。更有甚者，還給出了我們落后200年、又被人家一家私企超越等非理性評價。

上述評價其實是有認知盲區(qū)的。比如SpaceX公司的貨運龍飛船、載人龍飛船，包括星艦，應用的都是NASA埃姆斯研究中心的隔熱材料技術，不僅如此，基于這些核心技術研發(fā)的產品也在NASA的試驗設施中進行測試。比如下面這張圖，展示的就是載人龍飛船模型在埃姆斯研究中心跨音速風洞中的測試：

星艦所應用的隔熱瓦與美軍X-37B航天飛機使用的隔熱瓦可以說是同款產品，它們都是NASA埃姆斯研究中心研發(fā)的TUFROC增韌單片式纖維增強抗氧化復合材料，這項技術還曾獲得美國年度發(fā)明獎。通過看該材料的專利說明可知，星艦不僅應用同款產品，甚至連安裝方式都是原版復刻。

所以，我們面對的僅僅是一家私營航天公司嗎？顯然不是，因為SpaceX依托的仍然是美國航天產業(yè)技術基礎。

那么，我們的航天器載入防熱技術達到了什么水平呢？先給出一位航天總師的結論：可以這么說，我們防熱材料的設計，應該已經超過了美國！

看到了沒？不是望其項背，也不是并駕齊驅，而是超過！雖然在超過之前有“應該”這個自謙詞匯，但這并不影響其所要表達的超越之意。

為什么總師如此自信？因為諸多事實已經證明。

諸多事實案例中有一個極具代表性的裝備就是三年前搭乘CZ-5B遙一火箭首飛的新一代載人飛船試驗船，該型飛船由推進艙與返回艙組成，旨在服務后續(xù)載人登月任務，返回艙的核心優(yōu)勢技術之一就是“輕質碳基微燒蝕防熱材料”，它可以抵御第二宇宙速度的再入燒蝕，此項技術的突破可謂是一通百通。

抵御第二宇宙速度再入燒蝕意味著可以勝任月地轉移再入返回、火地轉移再入返回等太陽系內的行星際旅行任務，放眼世界具備此項能力的并不只有我們一家，美國早在半個世紀前的阿波羅飛船任務中就已經具備。

我國輕質碳基微燒蝕防熱材料的厲害之處在于，能夠以極小的尺寸與重量代價解決航天器再入隔熱問題，這樣一來，我們的飛船返回艙就可以實現大空間輕重量的優(yōu)化設計。

NASA獵戶座飛船返回地球后的樣子，該返回艙不具備陸地著陸能力：

美國用于載人登月任務的獵戶座飛船返回艙重量達到了10.4噸，內部居住容積僅有9立方米，而我們的返回艙在7噸重量約束下，實現了13立方米的大容積。

這是為什么呢？因為獵戶座飛船返回艙應用的防熱材料重量大，性能弱，飛船必須保持較小的側壁傾角以降低返回艙側壁再入時的隔熱壓力，在這個基礎上較大的防熱材料結構又進一步擠占返回艙有限的空間，多種因素制約了它的內部可居住空間容積數據。

基于輕質碳基微燒蝕防熱材料的高性能，NASA獵戶座飛船的劣勢幾乎都轉換成了我們的優(yōu)勢，我們在做到輕重量的同時，保持更大的側壁傾角，內部居住空間容積就更大。

新一代載人飛船試驗船不僅居住空間大，非居住空間同樣大，這樣一來就可以將更多原本置于推進艙的高價值設備集成在返回艙內安裝，以實現返回艙回收復用價值的最大化。

根據公開文獻披露，新一代載人飛船試驗船再入返回時承受了近第二宇宙速度的熱流燒蝕，返回艙內壁最高溫度只有20.9℃，返回艙內部空氣溫度也只有17.9℃，在外部經受近3000℃熱流燒蝕的情況下，內部可實現如春天般舒爽的環(huán)境溫度，而其艙外熱流燒蝕溫度數值是星艦的兩倍有余。

在輕質碳基微燒蝕防熱材料技術的助力下，接下來真正用于載人登月任務的新一代載人飛船返回艙可以做得更大：

輕質碳基微燒蝕防熱材料代表了我們在飛船型航天器再入防熱領域的領先水平，此種材料在燒蝕過程中材料外表面被加熱成氣體，然后通過對流帶走熱量，因為燒蝕容易破壞飛行器外表面的微觀氣動外形，而返回艙對此并不敏感，同時燒蝕型材料并不具備重復使用功能，所以此種材料多用于飛船型航天器，SpaceX公司的載人龍飛船、洛克希德·馬丁公司的獵戶座飛船等應用的防熱材料皆屬于燒蝕型。

這是SpaceX公司載人龍飛船返回地球后的樣子，從近地軌道返回的熱流燒蝕相較于我們新一代載人飛船試驗船測試的近第二宇宙速度熱流燒蝕要弱得多，所以看起來并沒有那么“糊”。

航天飛機、星艦所應用的隔熱瓦則是通過吸收發(fā)散熱量實現隔熱，此種材料外表面再入過程中損失較小，且具備重復使用功能，因此帶翼航天器通常應用隔熱瓦類型的防熱材料，我們在這一領域的表現又是怎樣呢？

他們有的能力，我們同樣具備，這就是已經多次公開報道的“可重復使用試驗航天器”，該型航空航天飛行器已經完成兩次軌道飛行任務，其中第二次在軌飛行天數達到了276天。

這至少表明繼防熱燒蝕材料超越美國之后，我們的帶翼航天器再入大氣防熱技術至少達到了與美國X-37B、星艦的同等水平。

如果這款裝備應用的是與X-37B、星艦相同技術路徑的防熱材料，我們大可以不這么神秘，然而這款裝備卻是“過于先進，不便展示。”，這表明，也許我們在帶翼航天領域又一次另辟蹊徑開創(chuàng)了一個全新的隔熱材料技術方向，這是可以預期的。

未來的某一天，當這款飛行器可以公開之時，相信也一定會讓世界同行為之側目。如果這還不能說明我們在帶翼航天器領域的技術能力，那么我們享譽海內外的一系列高超音速跨域打擊裝備將為這一問題的解答畫上最強注腳！