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2025年11月5日,中国载人航天工程办公室发布一则简短公告:神舟二十号载人飞船因疑似遭受空间微小碎片撞击,。三位已完成全部在轨任务、准备回家的航天员陈冬、陈中瑞和王杰,不得不在空间站多停留一段时间。
这则消息瞬间引发全网关注。直径可能只有毫米级的空间碎片,迫使整个航天任务改变原定计划。北京航空航天大学专家王亚男分析,虽然初步判断此次撞击影响不大,但载人飞船一定要坚持万无一失的安全标准。
空间碎片,常被称为“空间垃圾”,是指所有在轨运行但已失效的人造物体及其碎片。这些碎片大小不一,大的有报废的火箭残骸、退役的人造卫星,小的可能只是螺丝、涂层碎屑,甚至航天器外部因紫外线照射而脱落的油漆碎片。
别看这些碎片体积小,它们的破坏力却惊人。空间碎片的运动速度普遍为每秒7至10公里,相当于步出膛速度的十倍以上。以这样速度飞行的毫米级碎片,撞击动能堪比一颗子弹。
全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩指出,毫米级碎片会划伤航天器舷窗、太阳翼,导致透光率下降或供电效率受损;厘米级碎片可直接穿透航天器外壳,击穿燃料箱、管线等核心部件,引发泄漏或爆炸。
即使是没有完全穿透,撞击产生的冲击波也可能震坏内部精密仪器,导致导航、通信等系统失灵。
地球轨道上的空间碎片数量已达到令人担忧的程度。多个方面数据显示,截至2024年,地球轨道上可被持续追踪的较大空间碎片已超过4.4万个;尺寸在1厘米以上、对航天器构成潜在威胁的空间碎片数量估计超过100万个。
更令人担忧的是,太空碎片的数量正呈指数级增长。据统计,2024年就新增超过3000块可追踪碎片。大量碎片的产生,使得近地轨道环境日趋复杂。
太空碎片问题并非新线年,美国科学家唐纳德·凯斯勒就提出“凯斯勒效应”:近地轨道物体密度达到某些特定的程度后,碎片之间相撞会形成更多碎片,导致更多撞击,形成恶性循环。这种连锁反应可能最终使近地轨道被太空垃圾覆盖。
中国载人航天工程办公室透露,与空间站运行初期相比,发现碎片的预警时间提升了5倍,这让航天员能够更从容地应对潜在威胁。但微小碎片的监测仍然面临技术挑战。
近年来,随人类太空活动增加,尤其是美国太空探索技术公司大规模发射“星链”卫星,近地轨道变得越发拥挤。截至2022年4月,SpaceX已有约2150颗卫星在550公里高度运行。
“星链”计划于2015年真正开始启动,目标是建设一个全球覆盖、低时延的天基通信系统。计划总规模接近4.2万颗卫星,分三期完成。这将是在轨卫星数量增加20倍左右。
星链卫星的大量发射引发了一系列安全问题。2019年9月,欧洲航天局“Aeolus”地球观测卫星为避免与“星链”卫星碰撞,被迫进行紧急机动。更引起关注的是,2021年,中国空间站因“星链”卫星两次危险接近,不得不实施“紧急避碰”。
NASA对第二代“星链”计划表示担忧,认为在近地轨道额外部署3万颗卫星会造成轨道“严重拥堵”,增加碰撞风险。目前环绕地球的轨道内约有2.5万个物体运行,第二代“星链”计划将使这一数字增加一倍以上。
面对日益严峻的空间碎片威胁,中国航天构建了全方位的防护体系。最重要的包含被动防护、主动规避和应急处置三种手段。
被动防护是为航天器披上“铠甲”。中国空间站关键部位加装了“星盾-3型”复合防护模块,能将2毫米碎片撞击能量分散至1/20。航天员出舱安装防护装置,逐步提升了空间站的安全性。
主动规避是针对可监测的大碎片采取的措施。通过天地协同的监测系统,持续追踪空间碎片的位置和轨道,预测碰撞可能性,并制定规避方案。中国空间站曾多次进行轨道调整以规避空间碎片。
应急处置是最后的“兜底技能”。空间站部署了舱体撞击泄漏监测和定位系统,配合应急处置预案,可极大的提升航天员处置故障的效率。航天员可通过舱外巡视、热控系统监测等方式快速定位受损区域,并实施维修。
2024年,神舟十七号航天员完成了天和核心舱太阳翼维修工作,消除了因太空微小颗粒撞击产生的影响,这是中国航天员首次完成在轨航天器舱外设施的维修任务。
随着太空碎片问题日渐严重,如何清理这些轨道上的“威胁”成为国际社会关注的焦点。目前,世界各国正在研发多种主动清除空间碎片的技术方案。
这些技术包括释放飞网捕捉系统捕获空间碎片后使其脱轨烧毁;激光烧蚀方法通过地面或空间平台发射高能激光束照射碎片,使其局部气化或变轨;机械臂捕获技术通过航天器高精度姿控系统完成定位与捕捉,并将碎片拖离密集轨道区域。
然而,太空碎片清理面临巨大挑战。一种原因是技术复杂度高,另一方面是成本问题。单次清除任务的费用动辄数千万甚至上亿美元,短期内却看不到直接收益。
空间碎片问题具有全球性特征,需要各国一起努力。2015年,中国国家航天局成立了空间碎片监测与应用中心。中国还定期发布轨道参数,与世界主要航天国家相关机构建立飞行安全沟通机制。
太空碎片正在改变人类的航天方式。从航天器设计到任务规划,从在轨操作到应急处置,每一个环节都一定要考虑碎片威胁因素。现代航天器在设计时已最大限度地考虑碎片防护,采用防爆燃料贮箱、减少外露部件,从源头上减少空间碎片产生。
航天任务规划也变得更复杂。不仅需要仔细考虑任务本身的需求,还要评估轨道上的碎片环境,选择相对安全的轨道。在轨运行期间,要一直监测碎片动态,准备随时实施规避操作。
航天员的训练内容也更为丰富。他们不仅要掌握科学实验、设备操作等常规技能,还要学会空间碎片防护装置的安装、在轨维修技术,以及撞击发生后的应急处置方法。
中国已建立起完善的应急响应体系。在神舟二十一号执行在轨飞行任务期间,神舟二十二号载人飞船作为应急飞船在地面处于待命状态,随时准备发射升空实施救援。这种备份机制为航天员安全增加了额外保障。
航天器在轨碰撞概率慢慢的升高,太空碎片已成为全世界航天界一同面对的挑战。据资料显示,国际空间站平均每年要进行躲避飞行达14次之多。
地球轨道上,这些曾代表人类航天成就的碎片,现在成了我们继续探索宇宙的障碍。下一次,当另一艘载人飞船准备发射时,控制中心不仅要考虑天气和技术因素,还不得不仔细计算太空中数百万个碎片的运行轨迹。
神舟二十号载人飞船,疑遭空间微小碎片撞击!专家:确保万无一失后,就会带航天员回家
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