太阳翼被撞，我国空间站还能服役多久？总师自信：30年都没问题

2023年10月26日11时14分02秒491毫秒，伴随着巨大的轰鸣声，搭载着汤洪波、唐胜杰、江新林3名航天员的“神舟十七号载人飞船/长征2F遥十七火箭组合体”在酒泉卫星发射中心载人航天发射塔架准时点火起飞。

程序转弯、逃逸塔分离、助推器分离、抛整流罩、一二级分离……581秒后，神舟十七号载人飞船结束了上升段飞行，随后，飞船太阳能帆板展开、中继天线展开、航天员报告状态良好，发射任务取得圆满成功。

接下来神舟十七号采用6.5小时快速交会对接方案，与中国空间站前向端口对接，然后与神舟十六号航天员乘组在轨会师。

神舟十七号是中国空间站的第6次载人天地往返飞行任务，乘组指令长汤洪波更是重返中国空间站的第一人，此前他曾是搭乘神舟十二号进入中国空间站天和核心舱的首批航天员之一。两次任务间隔两年零一个月又一个星期，这个数据不仅回答了航天员从太空返回后多久可以再上太空的问题，也见证了中国空间站在轨飞行时间轴的不断延伸。

众所周知，中国空间站的设计在轨寿命是10年，而这并不是实际寿命，载人航天工程总师周建平说，中国空间站设计寿命是10年，今后我们将不断地通过维修、升级等手段来延长它的服务寿命，我相信可以延续到15年、20年、25年甚至30年。

换句话说，我们有信心让中国第一座空间站的运行时间向建国百年迈进（2049年），当然了，由数十万乃至上百万个零件组成的空间站在长期运行过程中必然会出现这样那样的问题，科学家从设计之初就考虑到了维护维修的问题，将空间站各系统部件的可维修比例提高到了80%，哪里坏了就修哪里，修不成还可以换。

神舟十七号乘组3名航天员当中既没有航天工程师，也没有载荷专家，而是清一色的航天驾驶员，平均年龄也最小，年富力更强，这一次他们将肩负一项重要的使命任务：首次进行空间站舱外试验性维修作业。

需要维修，那就是有问题了。在神舟十七号载人飞行任务发布会上，发言人林西强介绍，当前，空间碎片日益增多，长期运行航天器受到空间微小颗粒撞击的情况在所难免，前期检查发现，空间站太阳翼也多次受到空间微小颗粒的撞击，造成轻微的损伤。

空间碎片可以说是航天器的头号威胁，航天器运行时间越长，被空间碎片击穿的概率就越大，航天器尺寸越大，被空间碎片击穿的概率也越大。像中国空间站这种大型载人航天器，可以说是“时间”与“尺寸”两头都占了。

中国空间站长期保持的是三舱两船构型，在轨质量近百吨，尤其是两个横向对称布置的实验舱，形成了近40米的跨度，实验舱柔性太阳翼的尺寸也相当大，双翼展开长度超过55米，宽度6米。

两个横向对称布置的实验舱与实验舱太阳翼都是迎风面，被撞击概率都是最大。

国际空间站也面临同样的问题，比如其机械臂就曾出现被较大尺寸空间碎片撞击的情况。

实际上，空间碎片撞击空间站是一定会出现的问题，比如被直径大于1毫米的微小粒子撞击概率达到了100%，也就是发言人林西强所说的“在所难免”。

既然被撞无法避免，那么能不能防呢？

应当说，人类还不能制造出可以完全防御空间碎片的航天器，但基于保护航天员在轨安全，与载人航天器长期在轨运营这两个需求而言，是有办法的。

中国空间站对防御空间碎片撞击提出了4个办法：

首先是硬抗，对于直径在1毫米至5毫米较小的微小颗粒，空间站应用的防护结构在一定概率范围内可以硬抗。

我国空间站应用的是创新研发的玄武岩填充式防护结构，从外到内依次是1毫米厚铝缓冲屏、3.5厘米厚3层玄武岩、填充层、3.5厘米厚3层凯夫拉、2.5毫米厚铝后墙，可以实现对于直径1毫米至5毫米粒子的撞击防护。达到了三百年一遇的水平，也就是说，三百年内才会出现一次被击穿的事件。

当然了，随着空间碎片数量的增多，这一时间周期还会压缩，现在虽然不是三百年一遇，而是约172年一遇，即便是这个时间周期也完全在中国空间站计划的30年实际服役寿命周期内。

之所以要有硬扛的防护能力，是因为人类对直径较小的撞击颗粒几乎没有跟踪监视能力，而且即便有跟踪监视能力，也无法避免，属于必须要硬扛的撞击事件。

除了在空间站重要的舱体结构上应用结构防护设计，在一些局部重要位置也有防护，比如，去年神舟十四号任务中，航天员刘洋就曾在一次出舱任务中为问天实验舱气闸舱安装线缆防护装置，该装置的作用也是防御微小颗粒的撞击。

第二个办法就是“变轨”，对于尺寸较大的空间碎片，我们已经建立了跟踪监视的数据库，目前记录到的空间碎片数量有数万个，当大尺寸空间碎片运行轨道与空间站轨道重叠，且撞击概率较大时，空间站就可以启动轨道控制发动机进行变轨，实现对空间碎片的躲避。

第三个办法是“堵漏”，空间碎片是防不胜防的，国际空间站与和平号空间站也都曾出现过被击穿舱体的情况。

一旦被击穿，而孔洞又很小，不易被快速找到，在这种情况下，空间站舱体的气密性就难以保证。

中国空间站各舱室应用了撞击感知系统，一旦被撞击并产生孔洞，系统可以快速定位撞击概略位置，航天员可以根据系统给出的撞击概略位置，使用手持检漏仪找到被击穿舱体的精确位置。

找到击穿位置后，就要封住孔洞，这个时候航天员会使用舱体堵漏胶进行封堵，舱体堵漏胶使用起来很方便，撕开包装贴上去就完事，这种堵漏胶有长的、有方的、有圆的，各式各样的形状，可以适应各种位置各种形状的堵漏需求。

第四个办法就是“跑”，一旦被较大的碎片撞击，舱体气密性受到较大程度的破坏，尤其是无法堵漏的情况，航天员就需要紧急撤离。

这里的撤离并不是出现问题立即就需要走，比如被撞的如果是核心舱，那么航天员可以撤离核心舱，并关闭核心舱的双向承压舱门，等于是封舱。此时问天实验舱就可以发挥在轨备份核心舱的功能，接管空间站组合体的运行控制。

如果出现更严重的情况，航天员就需要撤离至载人飞船并与空间站分离，在撤离过程中，还有应急复压系统，持续为舱体供气，确保航天员有足够的撤离时间。

如果载人飞船返回舱被撞，那么就需要地面快速发射轮换值班的另一艘载人飞船来接应在轨航天员。

防御空间碎片撞击的4套办法相互衔接，足以确保中国空间站的长期稳定运行，与航天员的在轨安全。

至于当前中国空间站太阳翼遭受微小颗粒撞击，产生轻微损伤的情况，这事当然是在预料之中，而且我们有很多办法应对，一方面可以派航天员出舱维修，再退一步说，即便出现了不可逆的损伤，我们还可以用货运飞船发射新的太阳翼去替换。

神舟十七号航天员出舱维修太阳翼还可以为后续核心舱太阳翼的在轨转位积累任务经验，目前天和核心舱太阳翼存在被其它舱体遮挡光照的问题，而且核心舱太阳翼还会干扰机械臂的运行路径。

在设计之初，就准备让出舱航天员配合机械臂实现核心舱太阳翼的在轨转位，两个核心舱太阳翼分别转移至两个实验舱末端安装，这样一来不仅充分利用实验舱横置结构布置太阳翼，将空间站整站太阳翼受晒率、发电能力最大化，也解放了舱外机械臂的运行路径，这个智慧的设计可谓是一箭双雕。

核心舱太阳翼在轨转位的具体办法是，太阳翼先自动收拢，然后出舱航天员手动卸下太阳翼的紧固装置，并配合机械臂将其拆下，然后机械臂将太阳翼转移至新的安装位置，舱外航天员再配合其安装。

太阳翼在轨转位需要航天员实现大范围舱外转移，复杂度、难度都很高，这件事如果办妥了，就意味着中国航天员的出舱工作能力可以达到国际领先水平。