今天,一个航天航空方面的消息引起了国内外网友的热议,哪怕是平时并不关注这方面新闻的网友都特意关心起来了。
中国载人航天官网新闻中心发布了消息:
原计划于2025年11月5日返回的神舟二十号载人飞船,疑似遭遇空间微小碎片撞击,返回任务推迟进行。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。
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中国载人航天官网
看到这个消息,很多网友捏了一把汗。其实大家还是不用担心。目前,神舟二十号的三名航天员都很安全,健康状况也良好,只是需要在空间站多停留一段时间。
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“必须坚持万无一失的安全标准”
新闻发出后,北京航空航天大学的中国科协首席科普传播专家、知名航空航天科普专家,《航空知识》主编王亚男教授马上做出了分析:
“虽然初步判断此次撞击影响不大,但载人飞船必须坚持万无一失的安全标准。”
没错,哪怕一个直径也许仅为几毫米级的空间碎片也能让整个航天任务改变原定计划。航天员的安全是第一位的。
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目前,更多的细节还没有被披露。网友们也是提出了各种猜想,但一切还是要以官方发布的为准。
目前已知的内容包含了“空间微小碎片”,那么,咱们就从这个小碎片入手聊一聊,先揭开小碎片的神秘面纱。
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网友们集体关注之后,现在网上详解“宇宙碎片危害“的文章有很多,有些博主说的神乎其神,天花乱坠,有些博主则讲的危言耸听,充满悲观。
那么,哪种说法才是最可信的?
咱们还是得找找经得起推敲的专业文献。
现在,我们就来看一看“科学直通车”杂志Science Direct在2025年发表的一篇论文是怎么说的。(非常值得一提的是,这篇论文迄今已经被引用过7次了。这个数字可以反映该作品在学术界的重要性、影响力和学术成就。)
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我们结合这篇论文跟大家做个精炼和通俗化的总结。
而这篇论文的开篇就很震撼:
“太空碎片是指那些留在地球轨道或进入大气层的、已失去功能的人造物体,它们给太空作业带来了巨大挑战。
目前的监测系统追踪着近4万个较大的碎片,但据估计,还有数十万个较小的碎片和数百万个未被追踪的微小颗粒进一步增加了高速碰撞的风险。”
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它们的威力和威胁超越普通人的认知
满打满算,这些碎片和颗粒至少得有大几百万个了。
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它们对各国空间站造成的具体威胁又是什么呢?
总体而言分三大块:
- 航天器的完整性
- 卫星的功能
- 太空活动的长期可持续性
冰冻三尺非一日之寒,碎片成灾当然也不是一年之功。
这事甚至要从近70年前说起了。
自打1957年以来,人类的太空活动就日益频繁了,火箭发射次数超过6380次,导致轨道物体数量不断增加,目前仍有约10290颗卫星在轨运行,其中7800颗仍在工作。
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然而,卫星虽然失效了,但是“肉身”还在,这就成了巨大的问题。它们和其他碎片的持续存在增加了碰撞的概率,这可能会进一步加剧问题。
空间监视网络正在积极追踪和编目超过33640个碎片,但仍有许多较小的碎片未被探测到。
未检测到当然不等于并不存在。
这些未被追踪的粒子,尽管体积较小,但由于其高速运动,仍然构成重大风险。
目前,地球轨道上太空物体的总质量已超过10800吨,反映出近地轨道(LEO)和地球同步轨道(GEO)上的物质堆积问题日益严重。
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那么,这些碎片已经闯下了多少祸事呢?
据估计,轨道上已经发生了640多起解体、爆炸和碰撞事件,可谓触目惊心。
这些碰撞与爆炸发生在无人的航天器材上好歹仅仅是经济上的损失,可如果是发生在载人航天器上,那就是无以挽回的巨大灾难了。
截至2024年,欧洲航天局(ESA)追踪到超过45300个大于10厘米的碎片,约100万个尺寸在1至10厘米之间的碎片,以及约1.3亿个小于1厘米的碎片正在绕地球运行。
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据估算,如果不进行清理,太空碎片长期造成的负面影响将达到全球GDP的约1.95%。这当然会让本来就已经不景气的全球经济雪上加霜。
根据欧洲航天局的说法,太空碎片的持续扩散是关键挑战,这使得太空旅行面临的问题日益复杂且风险巨大。
这里所说的太空旅行,当然就是指载人飞行器的作业。
最危险的是,虽然有些太空碎片体积太小无法探测,但它们仍然足以干扰航天器的运行,尤其是在近地空间。
碎片的飞行速度对其撞击造成的损害程度起着至关重要的作用,而与其大小无关。
举个例子,国际空间站(ISS)于2010年安装的穹顶舱窗口就曾因与毫米级颗粒碰撞而遭受轻微损坏。
自1999年以来,国际空间站已执行了30次避碰机动以防止撞击。欧洲航天局(ESA)报告称,轨道碰撞会产生一系列影响:颗粒级碎片会刺穿航天器表面,约10厘米的碎片会严重损害航天器的运行,而超高速撞击会产生极大的应力,导致断裂和结构失效。
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10厘米的东西有多大呢?也就是普通鼠标那么大。
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怎样破解?如何破局?中国航天有妙计
因为这些碎片,太空变得凶险。
那么,人类有没有破局的办法?其实,无论在技术上还是规则上,至少目前,这仍是一个难题。当然,困局中也有好消息。
就在今年,世界各国正在召开多项科学会议,建立国际协会,并努力修改国家标准,以预测轨道环境的发展并应对空间碎片威胁。
未来各国的任务将越来越注重提高航天器的防护能力、改进脱轨策略以及利用更先进的传感器技术来探测和跟踪更小的碎片。
制定国际准则和政策对于确保航天活动的长期可持续性以及减少空间碎片带来的潜在危害至关重要。
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也就是说,各国要从技术上与政策上两方面入手。
技术,所有航天器部件都必须进行优化,以最大限度地降低轨道撞击的风险。具体而言,更全面地整合以保护、缓解和监管为重点的措施至关重要。
其他需要考虑的因素包括航天器建造材料的精心选择,以及能源、动力和推进系统的进步,以提高可持续性和安全性。
然而,理想很丰满,现实很骨感啊。至少目前,这些举措在很大程度上都并未能解决空间碎片带来的基础设施挑战。
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不过,网友们也不用过分担心。
中国载人航天工程办公室透露,跟空间站运行初期相比,目前发现碎片的预警时间提升了五倍,能够令航天员更从容地应对潜在的危险。
中国航天也构建了全方位的防护体系。
这个体系主要分为三大块:
- 被动防护
- 主动规避
- 应急处置
被动防护方面,中国空间站关键部位加装了“星盾-3型”复合防护模块,可以把2毫米碎片撞击能量分散到1/20。航天员出舱安装了防护装置,大大提升了空间站的安全。
主动规避方面,利用天地协同的监测系统,不断追踪空间碎片的位置及轨道,估算碰撞概率,同时出台规避方案。应急处置方面,空间站配备了舱体撞击泄漏监测和定位系统,加之应急处置预案,进一步加强了航天员处置故障的效率。
这样一来,航天员能利用舱外巡视、热控系统监测等方法迅速确认受损区域,进而进行第一时间的维修。
综上所述,这次神舟二十号载人飞船面临的小问题应该很快就会迎刃而解。
关于神舟二十号载人飞船返回任务推迟进行的方方面面,我们今天就先聊到这里了。
宇宙既是神秘的地方,也是千百年来人类向往的地方,人类探索宇宙的努力从来不曾停息。其间当然也产生了很多问题,关键在于大家还是要团结一致,只有合作而不是对抗,才能破局宇宙里的危机。
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