美國宇航局的獵戶座飛船將於太平洋時間週日上午9:39（美國東部時間中午12:39）在太平洋上濺落，結束為期數週的月球以外4萬英里的往返旅程。在其歷史性任務中，獵戶座到達了離地球268563英里（432,210公里）的創紀錄距離，打破了1970年阿波羅13號創造的前一個紀錄。

太空迷們可以收看NASA官網的直播，報導從北京時間上午8點（美國東部時間上午11點）開始，我們會見證一些極端的物理現象，這將是歷史性的Artemis I任務的最後一段，該任務於11月16日從佛羅里達州的肯尼迪航天中心發射。

首先數字就會是令人難以置信的，獵戶座太空艙將以近25000英里/小時（或約11公里/秒）的速度撞擊地球大氣層，並在此過程中經歷接近5000華氏度的溫度。

伊恩-博伊德是安和HJ斯米德航空航天工程科學系的教授，他的職業生涯一直在研究高超音速技術，或旅行速度遠遠超過音速的飛行器。他還領導著一個耗資1500萬美元的美國國家航空航天局研究所，該研究所名為”進入系統模擬高級計算中心”（ACCESS）。這項工作研究保護航天器的新方法，因為它們經歷了進入地球、火星和其他地方大氣層的極端情況。

他談到了獵戶座本週末可能會面臨的條件，以及為什麼不斷增長的太空旅遊業可能需要新型的航天器隔熱罩。

美國宇航局正在使用一種稱為”跳入”的演習來減緩獵戶座太空艙的速度。那是什麼意思？

航天器再入大氣層的另一種方式是直接進入–直接進入地球的大氣層並下降。在跳入式中，航天器首先以較淺的角度進入大氣層，然後跳回太空再回來。這有點像打水漂，這是一種減速的方式，而不會馬上進入大氣開始摩擦生熱，不僅如此，這還為太空艙的著陸地點提供了更大的靈活性。

獵戶座在這次任務中沒有攜帶任何人類成員。但它在未來會這樣做。美國宇航局將如何保證他們免受這種高溫的影響？

與飛機不同，高超音速飛行器，包括太空艙有一個所謂的熱保護系統。通常它是由一系列不同的材料覆蓋在飛行器的外部，以確保熱量被阻隔。

阿特米斯使用我們稱之為”燒蝕”的熱保護系統。根據設計，這種名叫Avcoat的材料在受熱後會解體，並以一種可控的、被充分理解的方式實現逐個原子的分離。當它瓦解時，這些原子將能量和熱量從飛行器上帶走。這一策略與美國宇航局在阿波羅時代所做的相當相似。

美國宇航局將航天器送往火星，將一輛漫遊車降落在火星表面，舀起一些火星泥土和岩石並一路飛回，這種太空艙將以每秒約14公里的速度進入地球大氣層。而獵戶座飛船將以大約每秒11公里的速度再入，聽起來不像是一個大的跳躍，但事實證明，由於物理原理不同。我們將需要不同的材料和不同類型的熱屏蔽。

目前正在研究的一些方法是所謂的編織材料。你首先將碳纖維、石英絲編織在一起，然後將特製的樹脂材料注入纖維之間的空隙。這聽起來簡單，但實際上是技術含量非常高的。纖維本身仍然會燒蝕。但是，當注入纖維之間的化學物質加熱時，它們會分解並變成氣體。這些氣體從隔熱罩內部流向外部，產生額外的冷卻效果。

一個成功的太空經濟的關鍵挑戰之一將是更有效的飛行器和更有效的熱屏蔽。而這將要求我們更好地了解所有這些物理和化學過程，如此一來，我們可以從我們的隔熱罩上減去一層又一層，因為我們確信我們不需要它。