为什么航天飞机的表面要贴上防热瓦

航天飞机从地面向太空发射，要穿过大气层；在太空完成任务后重返地球，也要穿过大气层。穿过大气层时，机身外壳与空气发生猛烈摩擦，会产生高热。这个高热热到什么程度呢？航天飞机的头锥和三角机翼前缘与空气摩擦最剧烈，温度最高，可达1590℃；机身上的平坦滑溜部分表面温度最低，约为317℃，其余部分的温度都在317～1590℃这个范围之间。所以，人们把航天飞机比作神话传说中的涅槃凤凰，它承受着高温烈焰的烧烤。

在金属中，熔点最高的首推钨，达到3410℃。如果能用耐高温的钨来制造航天飞机的外壳，就解决问题了。但是，不能。因为钨合金非常硬机械加工极为困难，分量也太重，航天飞机没法用这样的材料做外壳。比较合适的外壳材料还是铝合金。铝合金分量轻，强度大，缺点是不太耐热，当温度超过177℃时，它的强度就开始下降。所以，为了保证航天飞机外壳的坚固，必须把铝合金外壳承受的温度限止在177℃以下，而航天飞机外壳温度最低的地方也有317℃，怎么办呢？

解决的办法很巧妙，给它“穿”上一件能隔热的超级防火衣。这件防火衣的“衣料”是根据航天飞机各部分须耐受的温度而定的；航天飞机头部和机翼前缘这些突出的地方，温度高达159℃，“衣料”成分是一种叫碳-碳复合材料的有机化合物，它足以耐受165℃的超高温。

另一种叫高温陶瓷的材料，它的耐热本领虽然比碳-碳复合材料略差一些，但能用在机体底面等部位；那里的摩擦热温度在649～1260℃之间，用高温陶瓷做“衣料”，防火耐热绰绰有余。

然而，陶瓷材料是硬邦邦的，航天飞机的外表既不平伏又不规则，有许多弯曲转接的地方，怎样用陶瓷材料给航天飞机做防火衣呢？科学家们想出了“集块成整”的好办法：先用硅土胶粘剂将非晶硅增强纤维粘合成长15厘米、宽15厘米、厚2～10厘米的拱形瓦，经高温烧结，再在表面涂上黑色的高温陶瓷涂层，就成为一块块耐热、防潮和耐磨的防热瓦了。这种防热瓦除了耐高温外，还具有极好的隔热性能。如果把它放在火中烧到白热状态，立即离火，2分钟后，它的中央仍然呈现白热程度，但是用手去触摸它的边缘，却不会感觉烫手。将防热瓦一块块贴到航天飞机表面就能拼接成一整件防火衣。“集块成整”拼接法做成的防火衣，非常“合身”，防热瓦之间可以留出空隙，防止瓦片受热膨胀变形、互相挤压；个别防热瓦损坏了，只要将坏的取下来，换上新的就行了，这样就大大简化了每次飞行以后，航天飞机的维护保养工作。

给航天飞机各个部位选定适合的防火衣后，还要给它“穿”上去。这项工作并不轻松。一架航天飞机总共需贴27000多块防热瓦，防热瓦的尺寸，大部分是相同的，但也有一部分是根据航天飞机的特定部位尺寸形状特制的。例如，在一些弯曲面，转接处的防热瓦，形状都不一样。科学家预先在每块瓦上都标好号码，贴的时候，对照工艺图纸，在相应部位“对号入座”，一片也不能弄错，否则就拼接不成—件完整的防火衣。

这些粘贴上去的防热瓦效果好极了。“哥伦比亚”号航天飞机第一次试飞归来，一检查，发现全部防热瓦中，只有4.5%出了点问题，都属于粘贴工艺上的毛病。把它们揭下来，换上新的，再精心粘贴妥当，在以后接连几次飞行中，就都“安然无恙”了，防热瓦出色地完成了保护航天飞机不被高热烧毁的重任，不愧为航天飞机的“护身衣”。