作者:闫军(中国航天科技集团五院研究员)
2025年11月,中国载人航天工程启动第一次应急发射使命,并取患上圆满乐成。这次使命,源在神舟二十号飞船疑似受到空间微小碎片的撞击,返回使命被迫按下紧迫“暂停键”。
这不是空间碎片影响人类太空勾当的孤例。1983年,美国“挑战者号”航天飞机与一块直径仅0.2毫米的涂料剥离物相撞,致使舷窗呈现较着凹坑;2016年,国际空间站舷窗被微米级碎屑击出7毫米凹坑;2021年,国际空间站的机械臂掩护层遭击穿……云云“难缠”的空间碎片毕竟从何而来?咱们该怎样应答?
空间碎片,指的是宇宙空间中各类人造烧毁物体和其衍生物,重要源自人类数十年的太空勾当。此中,烧毁航天器和相干部件是空间碎片最重要、最直接的来历,占比跨越40%,包括退役卫星、火箭残骸及航天器解体残骸等,这些烧毁的航天器,有些是因寿命终止而掉效,有些则是因妨碍提早退役;航天勾当中的操作烧毁物重要包括航天器与运载火箭分散时的分散装配、航天员出舱勾当时遗落的东西等物品,近些年因于轨爆炸及碰撞解体酿成的次生碎片也愈来愈多;固体火箭喷射物以和航天器外貌老化剥落碎屑等,则是微小空间碎片的重要来历,它们日久天长如沙砾般重复刮擦航天器,致使于轨航天器外不雅受损、功效变差,甚至呈现妨碍。
值患上留意的是,这些空间碎片于宇宙中的漫衍是不匀称的。按照高度差别,它们重要集中于2000千米如下的近地轨道及约3.6万千米的地球静止轨道。因为载人航天器运行于近地轨道,轻易遭到空间碎片的直接威逼。据统计,1980年时,尺寸年夜在10厘米、于近地轨道运动的较年夜空间碎片不足5400个,截至神舟二十一号载人飞船返回之时,这个数值已经增长到31911个。这些可不雅测的较年夜碎片及不成不雅测的较小碎片,以约7千米/秒的速率高速运动,成为于轨航天器防不堪防的“隐性杀手”。
这些“隐性杀手”的威力有多年夜?按照计较,一个10克重的空间碎片与一辆时速100千米的轻型小汽车动能靠近,但其撞击效果大相径庭。汽车碰撞可能连续几十到几百毫秒,是一个相对于迟缓的历程,而碎片撞击是极度瞬时(微秒级别)的超高速撞击,所有能量于极短期、极小面积上集中开释,孕育发生极高的压力及温度,致使质料刹时融化甚至汽化,形成近似爆炸的效果。
空间碎片数目云云之多,威力云云之年夜,于轨航天器岂非“步履维艰”?
实在,于轨航天器并不是时刻遭到所有空间碎片的威逼。假定地球轨道是一个巨年夜的多层、多车道环形立交桥,差别轨道高度的碎片及航天器,就像于立交桥差别层上行驶的车辆,险些没有直接碰撞的可能;同高度、同倾角的碎片及航天器,是于统一条车道上同向行驶的车辆,有追尾危害,但相对于速率慢,粉碎力较小;同高度、差别倾角的碎片及航天器,则像从差别标的目的的匝道汇入主路的车辆,可能发生迎头或者侧向高速撞击,威逼较年夜。
同时,尺寸年夜在10厘米的年夜碎片可以经由过程监测举行遁藏,有用节制其威逼水平,好比中国空间站已经经针对于年夜碎片实行过数十次规避机动;对于在尺寸小在1厘米的小碎片,可经由过程防护设计防止灾害性后果。最年夜的挑战来自1~10厘米的中碎片,它们难以被监测及防护,但这些碎片撞击几率很低。
多年来,我国于空间碎片研究及防护上取患了富厚结果。于天宫一号研制历程中,我国“空间碎片步履规划”取患上冲破性进展,若干须要的技能手腕已经研发乐成,并可实现工程运用,如防护设计软件、地面超高速发射装备等的运用,配合确保了天宫一号于轨安全。
与天宫一号采用部门防护方案差别,中国空间站范围更年夜、于轨时间更长,且需实现持久载人驻留运行,对于空间碎片的防护指标提出了更高要求。为此,技能职员开发了更进步前辈的填充式防护布局,采用总体防护方案,并于空间站辐射器管路等高危害部位举行优化设计及加强防护,为中国空间站穿上了“铁布衫”,晋升抗击碎片撞击的能力。
此外,中国载人航天工程采用了“发一备一”的滚动备份模式:空间站常驻一艘神舟飞船,地面常备一套长征二号F运载火箭与一艘神舟飞船处在待命状况。一旦呈现空间碎片撞击、装备妨碍等影响返回安全的突发环境,待命飞船可于短期内实行应急发射,最年夜水平保障航天员安全。
当前,空间碎片情况日趋繁杂,已经成为世界航天范畴的配合挑战。咱们应理性熟悉并正视这一实际,经由过程拓展国际互助、富厚技能手腕、开展综合管理等,做好空间碎片防护,为“太空资产”修筑安稳的安全樊篱。
起首,要鞭策国际互助,增强机制设置装备摆设。自20世纪90年月起,结合国及平使用外层空间委员会即最先存眷空间碎片问题,并制订了《空间碎片缓解指南》。列国应充实使用既有平台,同享碎片监测数据及预警信息,晋升全世界碰撞预警能力。同时,国际社会可配合成立太空交通治理体系,维护太空飞行秩序。
其次,要多线并举,增强综合管理。空间碎片问题触及多范畴、多部分、多专业,其管理能力的凹凸直接取决在国力强弱。咱们应坚定成长中国特点空间碎片管理理念,晋升我国空间碎片管理能力,从不雅测、缓解、防护多条路径实现空间情况综合管理,终极实现“看患上全、报患上快、清患上失、防患上住”的方针。
末了,要增强警惕,有备无患。跟着贸易航天公司的突起,人类太空勾当正迎来新飞腾,数万颗卫星构成的巨型星座,将极年夜增长轨道拥堵水平及碰撞危害。将来的空间碎片管理需要技能立异、国际法例完美及贸易航天羁系三者并重,成立具备约束力的国际法则,确保列国及贸易公司配合遵守空间碎片缓解尺度,以实现空间情况的可连续使用。
《光亮日报》(2026年01月15日 16版)
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