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航天器黑障通信,看似是一个很难的问题,但就原理而言其实并不复杂。
航天器再入大气层,极高的速度会将航天器迎风面前方的空气剧烈压缩,进而形成弓形激波,弓形激波温度可以达到上千乃至数千摄氏度。
这个温度并不是剧烈摩擦形成,而是空气动能转换成了热能。
极高的温度又形成了电离效应,进而形成等离子体,结合弓形激波就形成了包覆航天器的“等离子鞘套”,它可以屏蔽电磁波的传播,使地面与航天器的通信中断,这种现象被称为“黑障”。
美国猎户座飞船舱内摄像机通过舷窗拍摄的等离子鞘套,可以看到这个鞘套并没有完全包覆航天器。
然而,等离子鞘套并不能完全包覆航天器,想要实现黑障通信,只需要从没有被等离子鞘套包覆的位置安装通信设施(就是背风面),使其与天基卫星进行中继通信,就可以与地面实现“黑障通信”。
我们早在十几年前,就实现了某型反舰弹道导弹的黑障通信,由于弹道导弹战斗部的体积更小,背风面更小,再入速度也更快,所以相较于星舰的黑障通信的难度更大。
星舰就不一样了,它的体积更大,背风面就更大,再入速度也比弹道导弹更慢,所以实现黑障通信的难度就更低。
不过,星舰也有它的过人之处,就是它的黑障通信可以实现高带宽的数十路高清视频数据传输(安装了50个监视摄像头)。
这主要得益于庞大的星链星座,使其随时随地都可以与太空中的星链卫星进行高带宽数据传输。
星舰在黑障区实时传输的高清画面:
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