据中国载人航天工程办公室消息,神舟二十号载人飞船疑似遭空间微小碎片撞击,正在进行影响分析和风险评估。为确保航天员生命健康安全和任务圆满成功,经研究决定,原计划11月5日实施的神舟二十号返回任务将推迟进行。
这些耽误航天员回家的“罪魁祸首”——空间碎片,它们从哪来,会对航天器造成怎样的威胁,中国空间站又是如何应对“太空隐患”的?
空间碎片从哪来?
空间碎片由人类航天活动直接产生或间接衍生。
全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩介绍,废弃航天器及相关部件是空间碎片最主要、最直接的来源,占比超过40%,包括退役卫星、火箭残骸、航天器解体残骸等。

图源:科技日报
其次是航天活动中的操作废弃物。这类碎片多为航天任务执行过程中有意或无意丢弃的物品,尺寸虽小但数量庞大。包括:功能性抛弃物,如卫星分离时的固定螺栓、火箭的保护罩、宇航员出舱活动时遗落的工具等;微小脱落物,如航天器表面老化脱落的涂层碎片、太阳能电池板的微小碎片、发动机燃烧产生的残渣等。
另一类是航天器碰撞与爆炸产生的次生碎片,这是碎片数量不断增加的关键原因。历史上曾发生过卫星与碎片、卫星与卫星的主动碰撞,并产生连锁反应,一次碰撞或爆炸产生的新碎片,会继续撞击其他航天器,形成“碎片雪崩”,导致轨道碎片密度呈指数级增长。
自1957年发射第一颗人造地球卫星以来,空间碎片呈快速增长的趋势。据欧洲航天局数据,截至2025年7月23日,地球轨道上所有航天物体的总质量已超过14500吨。据统计模型估算,在轨物体中大于10厘米的空间物体有54000个;在1厘米至10厘米之间的空间碎片物体约有120万个;在1毫米至1厘米之间的空间碎片物体约有1.4亿个。
空间碎片的危害有多大?
别小看空间碎片的威力。庞之浩说,即使是直径小于1厘米的空间微小碎片,凭借极高速度带来的巨大动能,也能对航天器造成致命损伤。
他介绍,空间碎片的运动速度普遍为每秒7至10公里,这种高速撞击会产生极端破坏效果。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、管线等关键部件,引发泄漏或爆炸。即使未完全穿透,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。
当低地球轨道碎片密度达到临界值时,一次碎片撞击产生的新碎片,会引发更多撞击,形成“多米诺骨牌效应”,最终可能在轨道上形成一层“碎片云”,彻底阻断人类进入太空或使用卫星的通道,对太空活动造成长期灾难性影响。
对于在太空行走的航天员来说,他们对空间碎片几乎没有防护能力。哪怕是直径0.1毫米的超细碎片,也可能穿透航天服的防护层,造成航天员受伤。即便置身于航天器内,如果航天器被碎片撞击失压,舱内航天员的生命安全也将直接受到威胁。

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如何应对空间碎片撞击风险?
目前预报空间碎片撞击风险主要依靠监测技术和数据分析模型,处理风险则通过主动规避、被动防护以及碎片清除等多种手段相结合。
目前,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。
面对数量更多、体积更小、难以预警的微小空间碎片,被动防护是主要应对手段。所谓被动防护,主要是通过加装空间碎片防护装置,为航天器披上“铠甲”,提升抗击碎片撞击的能力。
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。根据航天器不同部位和威胁等级,防护层的厚度和结构也会有所不同——在密封舱等关乎航天员生命安全的关键区域,防护的等级最高;太阳翼等结构面积大的部件由于难以完全防护,更多采用冗余设计,避免单点故障影响整体性能。
中国空间站各舱段在出厂时已具备大部分防护功能,但是针对舱外管路、设施设备和实验装置设计的防护装置,还需航天员出舱安装。2024年5月28日,神舟十八号乘组首次完成防护装置安装。到此次神舟二十号乘组出舱,中国航天员已经在空间站外部进行了7次空间碎片防护装置安装工作,为天和核心舱和问天、梦天实验舱外部的多处重要管路、元件和设施设备提供了防护。
如果空间碎片真的撞上了空间站,怎么办?科研人员为空间站设置了“兜底技能”:利用空间站上部署的舱体撞击泄漏监测和定位系统,配合相应的应急处置预案、应急处置系统,可以大大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、电路测试等方式快速定位受损区域,并在地面指导下实施结构加固、线路更换等操作。
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。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,最终整体消散或加速坠入大气层烧蚀;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,并将其拖离密集轨道区域,部分还具备拆解或控制再入功能,对于处置较大的空间碎片和航天器残骸具有实用价值。
空间碎片问题具有全球性特征,任何一个国家都无法独善其身。应对日益增长的空间碎片,全球合作十分重要。为此,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;我国还在中国载人航天工程网站上定期发布轨道参数,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。
此外,航天任务因技术或安全原因调整,在国际航天史上并不罕见。2023年,俄罗斯联盟号飞船曾因检测到推进系统异常而推迟返回。2018年,国际空间站上的宇航员因发现对接的联盟号飞船有微小泄漏而进行额外检查。每一次的任务调整,都体现了航天领域对生命的最高尊重。
南方网、粤学习记者 叶莉子 整合报道
来源:央视网、科技日报、人民网-人民日报海外版

