火星，這顆通體呈橘紅色的星球，對於人類而言，就是一個既陌生又熟悉的存在。

之所以說陌生，是因為人類自開始宇宙探索後，還從未登陸該星球，對於火星的研究，一直停留在觀測和猜想之中。

至於“熟悉”的原因，則主要源於各類影視、小說作品中的描述，比如《火星任務》、《火星救援》等好萊塢大片中，火星都是作為故事背景出現的，又如早前爆火網路的“火星文”，那更是為一眾80、90後所熟知。

不過，隨著科技的不斷髮展，人類很可能會打破這種“陌生”與“熟悉”的壁壘，簡單來說，就是人類將直接登陸火星，正式瞭解這顆橘紅星球。

但令人震驚的是，人類能否登陸火星的關鍵，其實就是一個充氣罩，也是一箇中美兩國都在積極研發的“黑科技”。

黑科技充氣罩：充氣式返回艙

首先，讓我們先來了解一下這個“充氣罩”，該裝置在國內的命名為“充氣式返回艙”，顧名思義，就是在返回艙上安裝一個充氣式“降落傘”，以讓返回艙能夠完成減速，併成功著陸地球。

不過，需要注意的是，這個充氣式降落傘的開傘時機，並不是在大氣層之內，而是需要在大氣之外開啟。

這也就意味著，充氣罩降落傘需要承受住返回艙與大氣層的摩擦高溫，須知這可是上千度的溫度啊，尋常鋼材在如此環境下，都會直接化成渣滓。

除此之外，因為需要在大氣之外展開充氣罩，充氣狀態與中空環境就勢必產生壓強差異，這對充氣罩並非好兆頭，畢竟氣壓一旦出現懸殊，那整個充氣罩的穩定性將會受到極大的挑戰。

因此，充氣式返回艙的概念自上世紀60年代提出起，就一直處於緊張的研究之中，其中最具代表性的，就是美國的AID（Attached Inflatable Decelerator）專案，用中文表述就是附體式充氣減速器。

該專案最初的初衷，是為了讓美國“海盜號”探測器能在充氣罩的空氣制動下，於火星完成一次軟著陸，以方便後續的研究。

為此，美國專門找來了聞名於世的美國Goodyear公司，即美國固特異，這是一家專研於橡膠製品的企業，因出產的輪胎質量優異而為世人熟知，美國將固特異納入專案合作之中，又投入了大量專業博士，可見其對減速器研發的決心。

但饒是如此，AID專案在材料、氣壓等多方面因素的影響下，最終還是走向了失敗，這種充氣式減速器的概念，也只能暫時封存。

直到上世紀80年代，也就是AID專案之後30年，美國航空航天回收系統公司重啟了該專案，並重新命名為充氣式回收飛行器（Inflatable Recovery Vehicle），即IRV專案。

IRV專案在AID的基礎上，對充氣罩的材料和結構進行了改進，甚至還加入了高壓穩定的考量，這從根本上解決了中空失壓的問題。

除此之外，IRV還在結構艙的前端設定了緩衝氣室，簡單來說，就是在回收艙著陸時，IRV還會運用高壓彈出一個緩衝氣墊，來讓回收艙完成真正意義上的軟著陸。

值得一提的是，該專案在攜帶180公斤載重的空投測試中，成功完成了著陸，這也證明了充氣罩返回艙理論的可行性。

當然，IRV的成功也讓其他國家得到了啟示，大家紛紛展開相同方向的試驗，比如二十世紀90年代時，俄羅斯就與歐洲航天局合作，開展了一個名為“充氣再入與降落技術（inflatable re-entry and descent technology）”的專案，簡稱IRDT。

該專案與IRV理念相似，都意在打造一個充氣罩式的著陸艙，但遺憾的是，IRDT在歷經三次試飛後，都未能取得成功。

除此之外，日本也開展了名為“大氣進入艙薄膜減速器（Membrane Aeroshell for Atmospheric-entry Capsule）”的專案，並將其簡稱為MAAC。

MAAC專案簡直就是美國IRV的翻版，它們都使用附體式張力錐形的罩式，唯一不同的是，日本在IRV的基礎上，進行了一些現代化的改裝，來讓整個系統變得更加穩定。

基於IRV試驗的成功，日本MAAC也在風洞測試中完成了全部實驗，儘管目前暫還不能投入實際運用，但日本航空從中受益良多，尤其是實現了充氣找減速器理論的“零突破”。

而我國作為世界強國，雖然在航天事業方面起步較晚，但依然投入大量科研資源，在二十一世紀初時開啟了該領域的研究。

比如，作為航空領域權威期刊的《宇航材料工藝》，就曾在2003年第6期刊中指出，我國的充氣式載人飛行器，及其柔性防護系統已經處於研究發展階段。

從這一點來看，位於世界強國之列的中、美、俄都採用各自方式，在充氣式減速器領域展開“奔跑”，但這也產生一個新的問題：該技術的突破，究竟能帶來何種益處？

充氣式返回艙：登陸火星的關鍵

事實上，正如前文所言，充氣式減速器的核心優勢，就在於能在飛行器在各種環境下，都可以輕鬆完成軟著陸，這不僅能保證飛行器的穩定性，還能拓寬人類太空飛行器的可降區域。

要知道，眼下飛行器若想抵消穿越大氣層帶來的高溫，基本都是依靠底部鐘形的隔熱層，但這種傳統的隔熱方式，其實只適用於地球。

這主要是因為，大氣層摩擦所帶來的高溫已達恐怖的上千度，這意味著隔熱層必定要極為厚實，可如此設計無形中也加大了飛行器的重量。

好在地球的大氣層相對較厚，使得飛行器雖然重量過大，但在摩擦中卻也完成了減速。

所以，重量居高不下的飛行器，要想完成異星球著陸，那所降星球的大氣層的密度和厚度，也必須和地球一致，若是對方星球的大氣層過薄，那飛行器的重量，很可能讓它來上一次“千斤墜”，直接粉碎在異星。

然而，宇宙中各行星的大氣層厚度，怎麼可能都與地球一致呢，比如火星的大氣層就極疏、極薄，根本不能為傳統飛行器提供減速效果。

因此，飛行器的自主減速就顯得極為重要了，而充氣式減速器作為一種節省能源的創新方案，自然也就成為了登陸火星的首選。

值得一提的是，我國在2020年5月6日發射的長征五號B運載火箭中，就曾對裝配了充氣式減速器的返回艙進行了試驗。

該試驗雖然保證了返回艙的安全，也讓返回艙完成著陸，可實際著陸點與預想著陸點卻出現了很大的偏差，所以實驗結果判定為異常，還需要進一步改進。

但據美國《紐約時報》網站的訊息，美國國家航空航天局（NASA）在2022年11月10日時，將一個充氣裝置送入太空，併成功在預計的夏威夷降落點完成了回收。

這也宣告人類首個充氣式減速器的全面成功，而美國也由此成為了第一個達成該成就的國家。

不過，我國作為研究起步較晚的國家，能夠在十年間達成如此成就，已足以讓世人信服，畢竟，美國從上世紀六十年代研究算起，直至2022年的今天才取得成功。

相信在我國航天人的努力下，下一場登陸火星的較量，我國能夠一馬當先，奪得頭籌。

參考資料：

《充氣式再入飛行器柔性熱防護系統的發展狀況》————夏剛，程文科，秦子增。宇航材料工藝，2003，33（6）：1-6。

DOI：10。3969/j。issn。1007-2330。2003。06。001。

《美媒報道：NASA試驗登陸火星“充氣城堡”》————-參考訊息

《美載人登陸火星任務的6大關鍵技術》————-中國國防報

《長征五號B運載火箭搭載的柔性充氣式貨物返回艙試驗艙 返回現異常》————-北晚線上