更多消息丨《神归来20》延期。太空碎片的影响有

据中国载人航天工程办公室介绍，神舟二十号载人飞船疑似遭受小型空间碎片撞击，影响评估和风险评估正在进行中。为确保航天员健康安全和任务圆满成功，经研究决定，原定于11月5日实施的神舟二十号返回任务延期。随着人类太空活动日益频繁，空间碎片问题更加突出。太空碎片是如何形成的？这会给航天器带来什么威胁？中国空间站如何应对“太空隐患”？什么是太空碎片？太空中有很多吗？空间碎片是指在轨道上但发生故障、失去控制或停止运行的所有人造物体及其碎片。它们主要来自失败的卫星、火箭碎片、爆炸的坠毁碎片以及人造实验产生的碎片。如果低地 orbit比作高速公路，越来越多的太空碎片就像留在路上的失事汽车一样，也称为太空垃圾。图片来源：央视新闻 航天科技集团第五研究院空间站空间碎片防护设计师严军表示，空间碎片实际上是人造的。空间碎片实际上包括以下几种： 1. 发生故障的卫星； 2.操作碎片，例如在太阳能电池板展开过程中会掉落的一些爆炸螺栓。这些是工作产生的残余物； 3.宇宙中的一些碰撞，或者气瓶和电池的爆炸。一些在轨卫星会自行爆炸并坠落。 4.火箭发射时携带大量颗粒碎片的固体发动机。图片来源：中国科学院国家天文台 自1957年发射第一颗人造地球卫星以来，空间碎片呈现快速增长趋势。数据显示，到2024年，将有超过44,000个较大的空间碎片位于可连续监测的地球轨道上；对航天器构成潜在威胁的直径超过1厘米的空间碎片数量估计超过100万个。毫米级以上的空间碎片总数高达数亿个。这些碎片的行进速度通常接近初始宇宙速度（约 7.9 公里/秒）。它们的动能巨大，撞击的破坏力不容小觑。与2006年的数据相比，小型空间物体（主要是空间碎片）的密度增加了约5倍。因此，如何加强对航天器的防护已成为全球空间活动研究的重要焦点和技术方向。虽然大多数太空碎片都很小，但它的飞行速度是子弹的20倍，对轨道交通造成许多危害。据公开报道，已有超过16颗卫星因碎片撞击而发生故障或异常。全局所有卫星每年都会被机动以避免空间碎片超过100次。国际空间站总共进行了 29 次机动以避免空间碎片的影响。目前，对于10厘米以上的大型碎片，航天器通常采用盘主动回避RTE，通过调整轨道来避开可能的碰撞路径。一块碎片会对航天器造成多大损害？躲避太空碎片有多难？ “别看这些小碎片，它们的危害性很大。厘米级的空间碎片就能对航天器造成彻底损坏。”国家航天局空间碎片监测与应用中心副主任刘静介绍说。刘静解释说，空间碎片的平均撞击速度为每秒10公里。因此，厘米级碎片产生的动能相当于汽车以每小时50、60公里的速度撞击卫星。刘静表示，由于这些碎片是关系速度很快，不同大小的碎片都会对航天器造成损坏。不幸的是，较大碎片的撞击会导致航天器破裂、爆炸并失去结构。小碎片的累积效应会改变航天器的性能，导致航天器性能下降或功能失效。 “目前，美国等国家拥有较强的空间碎片跟踪能力，可全面跟踪的最小碎片尺寸仅为10厘米左右。”刘静说道。与此同时，我们还必须警惕太空碎片坠落的威胁。刘静表示，低轨卫星由于大气阻力，高度逐渐降低，最终坠落。坠落事件几乎每天都会发生。当较大的卫星坠毁时，未受干扰的碎片可能会掉落到地面，对地面人员造成伤害。生命和财产损失。避开快速的太空碎片并不容易。是有必要的建立完善的空间碎片监测和预警网络。主动预防行动一般依靠三个环节的协调：一是通过全天候、全球协调的监测体系。继续追踪空间碎片的位置和轨迹；其次，利用计算系统预测空间碎片是否可能与航天器相撞，并制定规避方案；最后，航天器自身的推进系统进行变轨以避免危险轨道。每一次预防都需要精确的计算来降低风险。最大限度地减少燃料消耗，以实现最大程度的风险规避，同时减少对太空任务的影响。这不仅考验地面控制系统的快速响应能力，也对航天器本身的性能提出了更高的要求。视频来源：新华社 面对越来越多的太空碎片。被动保护是对许多、较小的、d很难处理微小的空间残留。所谓被动防护，主要是给航天器加装“装甲”，提高其抵御碎片影响的能力。此类保护装置一般采用复合结构。它包括一个高强度金属外壳、一层吸能材料和一层隔热缓冲层。防护层的厚度和结构会根据航天器所处的位置和威胁级别而有所不同——在密封舱等关系到宇航员安全的关键区域，防护级别最高；在大面积的结构中，例如太阳翼。由于组件难以完全保护，通常采用冗余设计来避免单点故障影响整体性能。航天科技集团五院空间站空间碎片防护设计师严军表示，随着材料科学的进步，一些新方法正在应用。将逐步用于空间碎片保护，例如第一个。天宫一号和天宫二号采用技术上称为鞭打保护屏的技术，由两层金属板保护。然而，在espa空间站的设计过程中，我们也发现采用这种防护结构设计的空间站无法满足其设计规范，因此我们最终采用了光纤防护罩。将三维材料与金属材料相结合，将这一先进技术引入到空间站防护设计中，使空间站满足设计要求。近年来，中国空间站不断优化和完善空间站碰撞预警和避碰实施流程，提高空间站主动避碰能力；另一方面，科研团队进一步梳理了空间站外部易受空间破坏的薄弱环节。2024年5月28日当天，神舟十八号乘组首次完成防护装置安装，耗时约8.5小时。截至神舟二十号第二次出舱时，航天员已在空间站外安装了7次空间碎片防护装置，为天河核心舱和问天、梦天实验舱外的许多重要管道、部件和设施提供了保护。此外，科研团队还部署了舱室空间撞击和泄漏监测定位系统，不断优化和完善空间应急预案；它开发了加压应急响应系统，将宇航员的停留时间延长了五倍。我国还在中国载人航天工程网站定期发布轨道参数，加强国际合作与世界主要国家相关机构建立飞行安全沟通机制，及时交换和共享相关信息，共同维护在轨航天器安全。如果太空碎片真的撞击空间站怎么办？科研人员为空间站设置了“掩护技能”：利用空间站上部署的舱内撞击和泄漏跟踪定位系统，结合相应的应急预案和应急响应系统，可以大大提高宇航员处理错误的效率。航天员通过舱外检查、热控系统监测、电路测试等快速定位受损区域，并在地面引导下进行结构加固、线路更换等操作。国际社会为消除“太空垃圾”做出了哪些努力？当遇到杂物堵塞道路时，卫星可以操作吗？也像在高速公路上一样要求“拖车服务”？为实现这一愿望，世界主要航天强国都在积极开展空间碎片清除技术研究，并提出了各自的清除计划。一般来说主要有两类：第一类是接触式的，比如机械臂捕捉、安装脱轨装置等。第二类是非接触式的，比如利用激光或者离子束来移动。这两类清除方法有着相同的目标，那就是让碎片离开当前轨道，进入大气层燃烧。当前，在各类在轨试验的技术可行性得到共同解决的基础上，经济可行性的需求也越来越迫切。认为如果“拖车服务”的成本高于卫星被击中风险造成的损失，那肯定没有吸引力。 2017年，空间碎片清除委员会公告中泛航天研究机构除了索取清除系统和基本技术解决方案外，还明确提出索取商业可行性计划。随着越来越多的航天科技公司加入这一赛道，清除空间碎片的商业图景正在逐渐显现。日本Sky Perfect公司表示将开发一颗利用激光清理太空碎片的卫星，并计划于2026年投入运行。欧洲航天局已投资8600万欧元购买瑞士初创公司Clean Space的服务。空间碎片清除不仅是航天新经济产业，而且带动了空间目标捕获、高性能推进和装配控制等高科技技术的发展，为未来大规模利用太空奠定了基础。目前，我国也在积极研发相关技术，并在“2021年”中将空间碎片清除作为航天经济的新业态。航天中国》白皮书，不断培育和发展航天产业的规模经济。未来，空间碎片清除的市场价值将日益凸显，空间碎片清除企业将成为航天产业链的重要环节。来源：国家航天局、新华社、人民日报、央视新闻编辑长江校对张彦军