11月5日，中國載人航天工程辦公室發(fā)布消息，神舟二十號載人飛船因疑似遭遇空間微小碎片撞擊，正在進行影響分析與風險評估，原定返回任務(wù)推遲?？臻g碎片——這些以接近第一宇宙速度飛行的“太空子彈”，正成為全球航天任務(wù)中不可忽視的威脅。它們從何而來？為何會影響航天員“回家”？

什么是空間碎片？

空間碎片，是指所有在軌運行但已失效、失控或不再具有功能的人造物體及其碎片。

航天科技集團五院空間站空間碎片防護設(shè)計師閆軍介紹，空間碎片其實都是人造的，主要有以下幾種：

1.已經(jīng)失效的衛(wèi)星。

2.操作性的碎片，比如說太陽帆板展開過程當中，有一些爆炸螺栓會脫落，這些東西都是因為工作產(chǎn)生的碎片。

3.宇宙當中發(fā)生的某些撞擊，或者氣瓶、電池發(fā)生爆炸而產(chǎn)生的碎片。在軌的一些衛(wèi)星會自行爆炸，四分五裂，產(chǎn)生大量碎片。

4.固體火箭發(fā)動機發(fā)射的時候帶來很多微粒性的碎片。

自1957年發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星以來，空間碎片呈快速增長的趨勢。數(shù)據(jù)顯示，截至2024年，地球軌道上可被持續(xù)追蹤的較大空間碎片已超過4.4萬個。尺寸在1厘米以上、對航天器構(gòu)成潛在威脅的空間碎片數(shù)量估計超過100萬個。

南京航空航天大學航天學院教授聞新打了一個比方：高速公路上出現(xiàn)事故，會有拖車把事故車拖走，但近地軌道這條“高速公路”已經(jīng)使用了60多年，卻沒有拖車清理車道。

空間碎片的危害有多大？

別小看空間碎片的威力。這些碎片普遍以接近第一宇宙速度（約7.9公里/秒）運行，其動能巨大，撞擊破壞力不可低估。

全國空間探測技術(shù)首席科學傳播專家龐之浩介紹，空間碎片的高速撞擊會產(chǎn)生極端破壞效果。

毫米級碎片：會劃傷航天器舷窗、太陽翼，導致透光率下降或供電效率受損；

厘米級碎片：可直接穿透航天器外殼，擊穿燃料箱、管線等關(guān)鍵部件，引發(fā)泄漏或爆炸。即使未完全穿透，撞擊產(chǎn)生的沖擊波也可能震壞內(nèi)部精密儀器，導致導航、通信等系統(tǒng)失靈。

對航天員威脅：對于在太空行走的航天員來說，他們對空間碎片幾乎沒有防護能力。哪怕是直徑0.1毫米的超細碎片，也可能穿透航天服的防護層，造成航天員受傷。

對航天器威脅：被碎片撞擊失壓，艙內(nèi)航天員的生命安全也將直接受到威脅。

軌道中的衛(wèi)星與太空碎片（3D圖） 視覺中國

空間碎片怎么防？

主要靠“閃”得快

主動規(guī)避：針對10厘米以上大碎片，通過監(jiān)測、預警、變軌來實現(xiàn)“閃避”。中國空間站已多次成功實施主動規(guī)避。

但要想“閃”得快，并不是一件容易的事，需要建立起完善的空間碎片監(jiān)測、預警網(wǎng)絡(luò)。

每一次規(guī)避都需要精密計算，以最小燃料消耗實現(xiàn)最大避險效果，同時還要盡可能減少對航天任務(wù)的影響。

被動防護：為航天器穿上“鎧甲”——采用多層復合結(jié)構(gòu)，在關(guān)鍵區(qū)域如密封艙加強防護，對太陽翼等大面積部件則采用冗余設(shè)計。

面對數(shù)量更多、體積更小、難以預警的微小空間碎片，被動防護是主要應對手段。

中國空間站各艙段在出廠時已具備大部分防護功能，但是針對艙外管路、設(shè)施設(shè)備和實驗裝置設(shè)計的防護裝置，還需航天員出艙安裝。2024年5月28日，神舟十八號乘組首次完成防護裝置安裝。到此次神舟二十號乘組出艙，中國航天員已經(jīng)在空間站外部進行了7次空間碎片防護裝置安裝工作，為天和核心艙和問天、夢天實驗艙外部的多處重要管路、元件和設(shè)施設(shè)備提供了防護。

萬一撞上，如何“兜底”？

科研人員為空間站設(shè)置了“兜底技能”：利用空間站上部署的艙體撞擊泄漏監(jiān)測和定位系統(tǒng)，配合相應的應急處置預案、應急處置系統(tǒng)，可以大大提升航天員處置故障的效率。航天員可通過艙外巡視、熱控系統(tǒng)監(jiān)測、電路測試等方式快速定位受損區(qū)域，并在地面指導下實施結(jié)構(gòu)加固、線路更換等操作。

2024年3月2日，神舟十七號航天員在出艙活動中完成了天和核心艙太陽翼維修工作，消除了前期因太空微小顆粒撞擊產(chǎn)生的影響。這是中國航天員首次完成在軌航天器艙外設(shè)施的維修任務(wù)。值得一提的是，中國空間站配備的柔性太陽翼在設(shè)計時已考慮到微小顆粒的撞擊，進行了模塊化設(shè)計，由很多獨立的太陽能電池片組成，即便其中一片損壞了，也不會影響整體供電。

航天員安全返回，關(guān)鍵的節(jié)點有兩個

解析整個神舟二十號返回飛船回家的全過程，有兩個關(guān)鍵節(jié)點：

第一個是變軌分離這一節(jié)點。為了讓回家過程更輕便，只有中間返回艙的位置帶著三位航天員回家，而推進艙與軌道艙會在返回的過程中分離。

第二個是進入大氣層這一節(jié)點。中間返回艙的位置，在進入大氣層的時候會成為一個巨大的火球，高溫高熱，所以它的抗壓性和密閉性要非常好。這也確保著我們?nèi)缓教靻T的安全，我們還需要再等上一段時間。

“返回任務(wù)推遲”的決策，是為了最大限度確保航天員生命健康安全和任務(wù)圓滿成功。北京大學地球與空間科學學院教授焦維新介紹，太空的碎片數(shù)量相當大，特別是微小碎片撞擊很難預防。像航天飛機在軌飛行兩星期，嚴重的時候會有90多個瘢痕，關(guān)鍵是撞擊的情況，返回艙是否有泄漏，泄漏是否嚴重，因為我們的返回艙，一般來講都有保護裝置，只要有微量的泄漏，我們檢測的裝置都能給檢測出來。

神舟二十號的推遲，不僅是對中國航天應急能力的實戰(zhàn)檢驗，更彰顯了“以人為本”的核心價值觀。正如網(wǎng)友所言：“推遲無所謂，平安最珍貴?！?/p>

期待神舟二十號航天員順利回家！

資料來源：科技日報、央視新聞、新京報、北京新聞、中國載人航天微信公號、江蘇新聞、人民日報海外版

編輯：高鑫

責編：吳光亮

終審：廖異