突发!神舟二十号载人飞船在轨运行期间疑似遭遇空间微小碎片撞击,目前任务团队正在紧急进行影响分析和风险评估。

这一事件再次将太空碎片问题推至台前,尤其是那些难以追踪的微碎片,它们虽小,却潜藏巨大风险。太空碎片主要来源于退役卫星、火箭残骸、任务残留物以及碰撞产生的碎片,随着人类航天活动日益频繁,地球轨道上的碎片数量持续增加,已成为航天任务不可忽视的威胁。

微碎片通常指直径小于1厘米的颗粒,它们体积小、数量多,地面监测系统难以精准追踪,但因其在轨道上以极高速度飞行——平均速度可达每秒7至8公里,甚至更快——其携带的动能十分惊人。

根据美国国家航空航天局(NASA)的估算,一粒直径仅0.5厘米的铝屑,在轨道速度下撞击航天器时,其动能相当于地面上一颗刚出膛的子弹。这种冲击力足以穿透薄壁结构、损坏关键部件,甚至引发连锁反应。

历史上,微碎片造成的险情屡见不鲜。1983年,美国挑战者号航天飞机在执行任务时,被一块极小的涂料碎片击中舷窗,导致窗户严重划伤,任务被迫提前终止并返航。

更近的例子是2022年12月14日,国际空间站对接的联盟号MS-22飞船遭遇微流星体撞击,冷却管道破裂,冷却剂以高速喷出数小时,导致热调节系统故障。宇航员随后通过机械臂辅助检查,确认了撞击点,但事故迫使任务调整,凸显了微碎片威胁的实时性和严重性。这些案例表明,即便碎片微小,其高速冲击也可能造成结构性损伤、系统失效或功能中断,进而威胁航天员安全和任务成败。

面对这种威胁,航天器设计采取了多层次防护策略。首先,针对较大且可追踪的碎片(通常直径超过10厘米),地面控制中心通过全球监测网络持续跟踪其轨道数据。如果计算表明存在碰撞风险,空间站或飞船会启动推进器进行变轨机动,以规避潜在撞击。例如,国际空间站自1999年投入运营以来,已执行超过30次碎片规避机动,其中近年来的频率有所上升,反映出轨道碎片环境的恶化。这种主动规避依赖于精确的轨道预测和快速响应能力,但受限于监测精度和碎片密度,并非万无一失。

而对于海量无法跟踪的微碎片,航天器主要依靠被动防护结构来“硬扛”撞击。中国空间站和国际空间站均采用了先进的防护装置,例如Whipple防护罩,这种结构由多层缓冲材料组成,外层用于碎裂来袭碎片,内层吸收和分散能量,从而减轻对主体结构的伤害。

材料上,航天器常使用高强度的复合物,如凯夫拉或陶瓷基复合材料,以增强抗冲击性。此外,系统设计上强调冗余和分散布局,例如关键线路和设备采用备份方案,避免单点失效;重要仪器分散安装,减少集中暴露的风险。这种设计理念提升了航天器的生存能力,即便部分区域受损,整体功能仍可维持。

回到神舟二十号事件,中国航天部门公开披露撞击情况,体现了以安全为先的原则。目前,任务团队正通过多种手段评估损坏程度。重点检查对象包括返回舱的烧蚀层——这是再入大气层时抵御高温的关键防护,若受损可能影响返回安全;此外,管路系统、重要电子设备和主干电缆等也是排查核心。舱内搭载的撞击泄漏监测与定位系统正发挥关键作用,通过传感器网络实时检测压力变化和异常振动,辅助定位损伤点。

如果初步分析显示需要进一步查验,任务团队可能启动机械臂进行舱外巡视,甚至安排航天员出舱活动,以直观检查外部结构。

倘若评估结果表明神舟二十号受损严重,无法安全执行后续返回任务,中国航天也早就有应急预案。

事实上,中国在载人航天领域推行“发射一发、备份一发”的创新模式:当神舟二十一号载人飞船发射时,神舟二十二号已在酒泉卫星发射中心完成总装测试,推进剂加注完毕,逃逸塔系统检测完成,座舱环境维持适宜状态。

这种弹性布局确保了在紧急情况下,能在最短时间内组织救援发射,实现天地往返接回航天员。相比之下,国际空间站在类似事件中,曾因救援飞船准备不足导致宇航员滞留时间延长。

此外,任务团队还可灵活调整,例如先利用神舟二十一号飞船接回部分航天员,再发射神舟二十二号对接空间站,作为后续返回载具。

太空碎片问题的严峻性不容低估。据统计,地球轨道上现有数以亿计的碎片颗粒,其中绝大多数是微碎片,它们不仅威胁载人任务,还可能撞击卫星、破坏太空基础设施。微碎片的产生源于多种因素,包括卫星解体、火箭级间分离残留,甚至反卫星试验产生的碎片云。这些碎片在轨道上长期存在,并可能通过碰撞产生更多碎片,形成“凯斯勒综合征”效应——即碎片密度高到一定程度后,链式碰撞会自我维持,使轨道环境持续恶化。

面对这种现状,我们的空间站和我们的载人飞船都需要再加强防护能力,从而确保我们航天器的安全性。

原文:https://www.toutiao.com/article/7569075505362682431/

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