2025年11月5日,中国载人航天工程办公室发布的一则简短公告引发全球关注:原定当日返回的神舟二十号飞船因疑似遭遇空间微小碎片撞击,返回任务被迫推迟。 这是中国载人航天史上首次因空间碎片撞击而调整返航计划。在距离地球400公里的轨道上,陈冬、陈中瑞和王杰三位航天员不得不暂留天宫空间站。 而此刻,他们的家人和全国民众正在东风着陆场期待着他们的凯旋。
太空碎片的撞击风险并非理论上的可能性,而是每天都在发生的现实。 北京大学地球与空间科学学院教授焦维新介绍:“太空的碎片数量相当大,特别是微小碎片撞击很难预防。 像航天飞机在轨飞行的两星期,严重的时候会有将近90多个瘢痕。 ”
面对撞击事件,中国航天工程团队秉持“生命至上、安全第一”的原则,迅速启动应急预案。 决策的关键在于评估撞击对返回舱的影响程度,特别是是否存在泄漏以及泄漏的严重性。
工程团队对神舟二十号载人飞船全面进行仿真分析和试验及安全性评估,各系统严格按流程开展各项测试和联调联试。
推迟返回的决策正是基于对航天员生命安全的高度负责。 中国载人航天工程办公室强调,“返回任务推迟”的决策是为了最大限度确保航天员生命健康安全和任务圆满成功。
太空碎片,又称太空垃圾,是指所有在轨运行但已失效、失控或不再具有功能的人造物体及其碎片。 这些碎片主要来源于失效卫星、火箭残骸、爆炸碰撞碎片以及人为试验产生的碎片等。
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。
这些碎片的飞行速度极快,普遍以接近第一宇宙速度(约7.9公里/秒)运行,其动能巨大,撞击破坏力不可低估。 一个大小仅厘米尺度的空间碎片,足够摧毁整颗卫星;即使是毫米尺度的碎片,也有可能瘫痪卫星。
更令人担忧的是,受观测手段限制尚不能跟踪到的厘米以下更小的碎片则超过1亿个。 这些碎片以每秒数公里高速飞行,成为太空中的“隐形杀手”。
为应对空间碎片威胁,中国航天已构建起多层次防护体系。 神舟飞船采用“缓冲层 防护板 舱壁”的多层抗撞击结构,天宫空间站加装的“星盾-3”型复合防护层,能将2毫米级碎片的撞击能量分散至原有的1/20。
在主动防护方面,中国空间站持续优化完善碰撞预警和规避实施流程。 对于10厘米以上大型空间碎片,航天器通常采用主动规避的策略,通过轨道调整,避开可能的碰撞路径。
从1999年部署至2020年9月,国际空间站为规避空间碎片共变轨28次。
在被动防护方面,中国空间站采用Whipple防护板技术。 这类防护装置一般采用多层复合结构,包括高强度金属外壳、能量吸收材料层以及隔热缓冲层。
舱体搭载的高精度撞击泄漏监测系统,可在毫秒级时间内定位受损区域,支持航天员快速开展在轨维修。
天宫空间站作为航天员的“太空之家”,在此次突发事件中展现了其强大的应急保障能力。 空间站组合体状态正常,具备支持两个航天员乘组在轨驻留能力。
目前,神舟二十号航天员乘组工作生活正常,正与神舟二十一号航天员乘组共同开展在轨科学实(试)验。
天宫空间站早已具备六人驻留能力,天和核心舱与问天实验舱的六个独立睡眠区可满足两组乘组起居需求。 而天舟九号货运飞船此前运送的6.5吨物资,能稳定支持三名航天员在轨生活9个月,为延迟返航提供了坚实的物资支撑。
更令人安心的是“发一备一”的常态化应急机制——神舟二十二号备份飞船已进入待命状态,若神舟二十号受损严重,可在8至12天内择机发射执行接返任务。
随着人类航天活动日益频繁,空间碎片问题已超越国界,成为全球性挑战。 科学家早在20世纪70年代就提出“凯斯勒效应”警告,即除非大尺寸废弃物体的数量显著降低,否则随物体间随机碰撞的发生,碰撞产生的碎片将成为新碎片的重要来源,发生类似原子弹爆炸的链式反应。
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。 包括机械臂捕获、飞网捕捉、激光烧蚀等方法。
例如,某些航天器可以释放飞网捕捉系统,捕捉空间碎片后使其脱轨烧毁;激光烧蚀的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。
然而,空间碎片主动清除技术仍面临诸多挑战。 清除任务需要精密跟踪设备及成像雷达系统来跟踪目标碎片,掌握其运动的精确轨道、姿态以及变化趋势,然后才能实施捕获。
由于各项技术水平限制,实施空间碎片清除难度很大,目前仅有一些构想和实验。
面对这一全球性问题,中国积极推动和参与全球合作。 2015年,国家航天局成立空间碎片监测与应用中心;中国载人航天工程网站定期发布OEM轨道参数;中国持续加强国际合作,与世界主要航天国家有关机构建立飞行安全沟通机制,及时交流共享相关信息,共同维护在轨航天器安全。
随着着陆场开展神舟二十号航天员乘组返回综合演练,三位航天员的归家之日渐近。 在东风着陆场,各方已做好充分准备,等待神舟二十号的返回。
这场太空中的意外遭遇,不仅是一次技术考验,更提醒着我们:在探索宇宙的征程中,国际合作与技术创新同样重要。 随着各国共同努力清理轨道垃圾,未来的太空之路将变得更加安全。
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