当样品返回舱进入地球大气层时,舱前会产生强烈的冲击波,舱体会受到严重的气动加热。烧蚀方法是保护舱体免受加热的有效热保护方法。未来,舱体预计会更大,再入速度也会更快。因此,舱体将受到更严重的气动加热。在本实验中,使用孔径不同的多孔碳(5 μm、10 μm 和 25 μm)和浸渍氰基丙烯酸酯的多孔碳作为试件。结果发现,不同试件的磨损时间和磨损行为存在差异。此外,通过使用自动位置控制系统进行实验,计算出有效烧蚀热,该系统可以检测试件的尖端并将其控制到目标位置。浸渍氰基丙烯酸酯(5 μm)的多孔碳的有效烧蚀热约为 2.8 MJ/kg。
当物体穿过大气的速度大于当地音速时,该物体就是超音速物体。马赫数定义为物体速度除以当地音速。对于马赫数大于 1(超音速流),由于空气的压缩性,在流场中和物体表面附近会产生冲击波。传统上,所谓高超音速速度范围的马赫数下限约为 5 马赫(1.7 公里/秒)。“低高超音速”值的范围在 5 马赫到 10 马赫左右,而“高高超音速”值的范围在 10 马赫到 30 马赫或以上。例如,30 马赫(10 公里/秒)接近航天飞机的再入速度。很少有物体能够以高超音速飞行。我们看到以这种速度移动的最常见物体是进入地球大气层的流星。当流星坠落到地球表面时,它们的速度可能达到每秒 30 英里(48 公里/秒),1 而当它们进入大气层上层时,它们对应的马赫数将超过 150。流星在路径上立即压缩空气时,会先出现弓形冲击波。冲击波的温度和压力急剧增加,直到空气中的气体电离并分解,从而导致可见光和无线电波的发射。这些条件还会导致流星表面快速升温,导致它们在进入大气层时破裂和解体。光学和基于雷达的监视系统现在用于扫描外太空,以探测小行星和其他可能与地球相撞的轨道物体。