Абляция - означает отнятие, унос массы с поверхности. В космонавтике применяется для создания абляционных теплозащитных экранов при входе в атмосферу.
Для начала разберёмся, какая есть альтернатива? Какая есть теплозащита, кроме абляционной? Есть термостойкие теплозащитные керамические плитки (применялись на Шаттлах и Буране), есть пассивная теплозащита (применяется на суборбитальных и сверхзвуковых самолётах), есть активная теплозащита (планируется на Starship). На всех остальных космических кораблях СССР, США и Китая, межпланетных спускаемых аппаратах на Марс, Венеру, Юпитер и Титан, возвращаемых капсулах (вроде Луны-16) - применяются абляционные материалы. Это, так сказать, сегодня доминирующая технология.
Принцип работы
Принцип работы прост - намазать спускаемый аппарат толстым слоем абляционного материала. При входе в атмосферу и нагреве он будет испаряться, сублимироваться (графит), плавиться (кварц, пенокерамика) или разлагаться (политетрафторэтилен, полиэтилен). На это расходуется энергия, что охлаждает спускаемый аппарат.
Основной используемый вариант материала - фенолуглерод или фенолформальдегидные смолы в качестве наполнителя и асбестотекстолитовая сетка в качестве арматуры. Под действием температуры происходит пиролиз наполнителя - сложные твёрдые органические соединения распадаются на более простые, газообразные, и углеродный пористый кокс. Углерод является хорошим теплоизолятором, а выделяющиеся газы создают встречный поток и буферную "подушку", не давая набегающему потоку газов перегреть аппарат.
Недостаток абляционных покрытий - очень большая масса. Теплозащита Востоков весила 1,3-1,5 тонн, Аполлонов - 1,4 тонны. Другой естественный недостаток - одноразовость. Но есть и плюсы, в отличие от многоразовой керамики Шаттлов, абляционные материалы всё же дешевле и не требуют дорогущего межполётного обслуживания.
Ведётся и работа по удешевлению и облегчению теплозащитных щитов. Так у компании SpaceX разработкой теплозащиты занимается всего дюжина специалистов, которые всего за 4 года создали материал PICA-X, который оказался в 10 раз дешевле PICA, который используется NASA.
Чемпион по абляции
Чемпионом по абляции является спускаемый аппарат зонда Galileo, что успешно затормозил в атмосфере Юпитера. Масса спускаемого аппарата составляла 339 кг, из них 152 кг - теплозащитный экран.
Спускаемый аппарат вошёл в атмосферу Юпитера на скорости 47 километров в секунду, и менее, чем за две минуты затормозил до скорости звука. При этом испарилось 80 кг абляционного материала. Пиковые перегрузки составили 228 g. Материал покрытия - фенолуглерод.
Кстати, замечу, что ещё абляционное покрытие используется для защиты сопел и камер сгорания некоторых двигателей. Понятное дело, многоразовое использование таким двигателям не грозит.