從馬車，到汽車、火車、飛機，再到火箭，人們藉助各種工具，不斷向更高的速度發起挑戰；雖然前進的道路並非一帆風順，障礙重重，但人們從未放棄。今天，我們就介紹一下人類向更高速度挑戰時遇到的三種障礙：音障、熱障和黑障。
音障
當物體的速度接近音速時，將會逐漸追上自己發出的聲波。此時，由於飛行器對空氣的壓縮無法迅速傳播，將逐漸在飛行器的迎風面及其附近區域積累，最終形成空氣中壓強、溫度、速度、密度等物理性質的一個突變面——激波（或稱震波，Shock Wave）面。
激波的形成是超音速飛行的典型特徵。激波面將增加空氣對飛行器的阻力，這種因為音速造成的提升速度的障礙被俗稱為音障。
很想給各位朋友上一幅我國最新殲20突破音障的帥爆圖，可是難以找到，只好用一張美國海軍大黃蜂艦載戰鬥機突破音障的動態圖看看效果。
另外，在早期飛機的設計中，由於對跨音速空氣動力學了解尚少，所以曾多次發生飛機試圖超越音速時解體或者失控墜毀的嚴重事故，有人把這一時期困擾飛機製造業的難題也稱為「音障」。
飛行器進入超音速飛行形成的激波面，是聲學能量的高度集中面，所以又稱音錐。音錐在聽覺上是一聲短暫而極其強烈（可能超越人耳的聽闕）的爆炸聲，故稱為音爆或聲爆（Sonic Boom）。強烈的音爆不僅會對地面建築物產生損害，也會給飛行器本身跨越衝擊面的部分造成巨大的壓力，所以各國一般都禁止超音速飛機在住宅區上空突破音速。
熱障
當飛行器在稠密大氣中作超音速飛行時，受激波與飛行器間高溫壓縮氣體的加熱和飛行器表面與空氣強烈摩擦的影響，飛行器蒙皮的溫度會隨馬赫數（1馬赫等於1倍的音速）的提高而急劇上升。飛行馬赫數為2.0時，機頭處的溫度略超過100℃。而當馬赫數等於3.0時，飛行器表面的溫度則升至350℃左右，超過了鋁合金的極限溫度，從而使其強度大大削弱。航空界把飛行器作高速飛行時所遭遇到的這種高溫情況稱之為「熱障」。
研究表明，當宇宙飛行器的飛行速度達到3倍音速時，其前端溫度可達330℃；當飛行速度為6倍音速時，可達1480℃。
採用鈦合金和不鏽鋼等耐熱材料，採取加裝隔熱設備、安裝冷卻系統等一系列措施，可以確保太空飛行器不會因高溫而損毀。
黑障
當火箭，或衛星、飛船等航天飛行器以很高的速度返回大氣層時，在一定高度區域，與地面的通信聯絡會中斷，這個中斷聯絡的區域就是黑障區。黑障區一般出現在地球上空35到80千米的大氣層間。火箭和太空飛行器重新進入大氣層的部分，如彈頭、返回艙等稱為再入體，黑障區的範圍取決於再入體的外形、材料，再入速度以及發射信號的頻率和功率。黑障現象給載人飛船返回時的實時通信、再入測量造成困難。
飛船返回艙在通過黑障區域時，船體外殼將達到2000℃的高溫（高溫有可能會使船體框架變形，導致墜毀），並因此喪失與外界的無線電聯繫（高溫使飛船周圍的空氣電離形成等離子體，屏蔽了電磁波）。
黑障是怎樣形成的呢?我們知道，所有飛行器返回大氣層的時候，飛行速度極高，可以達到音速的幾倍到十幾倍。這就使飛行器的前端形成了一個很強的激波。由於飛行器頭部周圍激波的壓縮和大氣的粘度作用，使高速飛行的動能大量轉化為熱能。飛行器表面達到很高的溫度時，氣體和被燒蝕的防熱材料均發生電離；於是，在飛行器的周圍形成一層高溫電離質，等離子體鞘和電磁波相互作用，從而導致用於通信的電磁波傳輸衰減或反射；此時，地面與飛行器之間的無線電通信便中斷了。這一層等離子鞘就像給無線電信號遮上了一層厚厚的外衣，使得裡面不知道外面的情況，外面不知道裡面的狀態。我國載人飛船返回艙在穿越大氣層返回地面前都曾受到黑障的幹擾，使得楊利偉等幾位航天員與地面失去幾分鐘的聯繫。
音障、熱障，這兩種「障礙」，可以通過材料和結構的優化得到完美的解決，那對付黑障該怎麼辦呢？
據中科院院士潘建偉介紹，我國準備在今年進行量子通信衛星的發射，由於量子信號的攜帶者——光子，在外層空間傳播時幾乎沒有損耗的特性，所以在技術上就有希望實現通信穿透黑障的願望。並且，我國的量子保密通信京滬幹線也將在今年全線開通，天地共同配合的網絡，將是我國領先世界邁向量子通信網絡的重要一步。