神舟推迟返回背后：太空“暗器”威胁，航天员如何应对

中国载人航天工程办公室2025年11月5日发布公告称，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。

什么是空间微小碎片？

它是如何产生的？

空间碎片也叫太空垃圾，它是指在地球轨道上运行的各种人造物体的碎片。太空垃圾越多，就越容易发生相互碰撞，从而形成更多的空间微小碎片。因此，它们会对在轨运行的航天器产生了越来越大的危害，包括威胁到航天员的生命安全。

空间碎片电脑合成图片 图片来源：NASA

随着航天技术的广泛应用，航天器的发射数量越来越多，太空垃圾也相应增加了许多。例如，2024年10月19日，国际通信卫星-33E在地球静止轨道上发生了意外的解体事件，使地球同步轨道区域至少新增了500块碎片。据统计，目前约有至少3000吨以上的太空垃圾在绕地球飞行，而且数量正以每年2%～5%的速度增加。其产生主要来自三个部分：

第一部分来自已经退役的各种人造地球卫星等人造物体，以及人造物体之间、自然天体与人造物体之间碰撞产生的碎块等。第二部分来自运载火箭的末级。第三部分来自航天员在太空活动时产生且并被扔到太空中的垃圾以及在太空行走时不慎遗落在太空的物品（如螺母、工具）。其中人造物体相撞所产生的破坏力还与相撞时的角度有关。例如，2009年2月10日，俄罗斯2251号卫星与美国铱星33号卫星就曾以11.64千米/秒的相对速度碰撞，产生了2201个能够被监测编目的太空垃圾。

根据太空垃圾尺寸的大小，国际上把太空垃圾一般分为三类：①尺寸大于10厘米的为大碎片，现在大概有几万块，它们可被监测到；②尺寸介于1～10厘米之间的为小碎片,现大概有10多万块；③尺寸介于1毫米～1厘米之间的为微小碎片,现大概有几十万块。尺寸不大于1毫米的碎片现在大概有几亿块。

从空间分布来看，在中低轨道运行的航天器以及大碎片密度平均每立方千米有10个左右。由于它们的速度极快, 而破坏力与速度的平方成正比，即一个仅10克重的太空碎片的太空撞击能量，不亚于一辆以每小时100千米速度行驶的小汽车所产生的撞击能量，所以它所造成的事件是一种“低概率、高风险”事件。

低轨道上的太空垃圾在大气阻力的影响下会逐渐陨落，从而重返大气层被烧毁。如果太空垃圾的轨道很高，就会存留很长时间。一般来说，距地300千米的太空飞行物寿命约为一年，600千米可飞行几十年，1000千米以上的可飞行几百年，4000千米以上的可飞行上千年，轨道更高的碎片几乎会一直在太空中。

美俄卫星相撞的轨道交叉示意图 图片来源：新浪新闻

空间碎片有多大危害

空间碎片对航天器正常运行的影响主要由航天器的在轨时间、被保护的面积、轨道高度和轨道倾角等因素决定，其中前三个因素是最主要的。

低轨道太空垃圾的飞行速度约为7.9千米/秒，如果撞击到航天器表面，轻者会留下凹坑，重者会穿透航天器造成部分系统功能失效，甚至会产生灾难性的后果，包括威胁到在舱外活动的航天员。

极小的空间碎片由于数量多，所以会改变航天器的表面性能；稍大的空间碎片能损坏航天器表面材料，造成撞击坑，损伤表面器件；大的空间碎片与航天器碰撞时，可使航天器的姿态发生变化，甚至改变航天器的轨道；超高速撞击的空间碎片会使自身及被撞击的航天器表面材料气化为等离子体云，导致航天器失效；当空间碎片的能量足够大时，能穿透航天器表面，打坏置于航天器内部的控制系统或有效载荷，使航天器发生爆炸或打散整个结构。

另外，当空间碎片再入大气层时，如果没被完全烧毁，还会对地面的生命财产安全构成严重的威胁，尤其是以核能为动力的航天器陨落时后果特别严重。比如，在20世纪70～80年代，苏联核动力卫星就曾因失控坠毁在加拿大，从而产生巨大恐慌。美国“天空实验室”空间站也曾因失控坠毁砸坏地面居民的房子。空间碎片太多还会严重影响空间天文观测，碎片撞到空间望远镜时会使镜体遭到损坏。

由于沙粒大小的太空垃圾所产生的冲击与每小时160千米的保龄球相当，所以直径在几毫米以下的小的空间碎片就能对运营中的航天器造成损坏。这种损害分为两类，第一类是对航天器分系统表面的损害，第二类是对航天器运行的影响。比如，美国航天飞机的窗户就曾遭受空间碎片的撞击。

空间碎片曾给“国际空间站”造成重创。例如，2016年，直径几微米的金属碎屑在“国际空间站”舷窗留下了直径7毫米的撞击坑。2021年，一块不在监控范围内的碎片击中“国际空间站”的加拿大机械臂-2，使其外表保护层被撕裂，留下了一个直径近10 毫米的穿孔。2022年，停靠在“国际空间站”的俄罗斯联盟号飞船外壳出现一个0.8毫米的小孔，导致44公斤冷却剂泄漏。

遭太空垃圾撞击的航天飞机窗户 图片来源：NASA

空间站若被碎片击穿

航天员如何逃生

我国天宫1号目标飞行器、天宫2号空间实验室的实验舱体外也装有特殊的防护装置，相当于给它穿防弹衣。自身有2～3毫米厚的金属外衣。万一出现5毫米的漏孔，天宫1号、2号可维持舱压不小于70千帕约80分钟，从而使航天员有逃生的时间。

天宫1号、2号前面的密封实验舱侧壁装有特殊的防护板 图片来源：中国载人航天网站

我国神舟十八号、十九号乘组已经为空间站安装碎片防护装置，它能抵御数量众多、个头不足1厘米、很难被监测到的微小碎片。碎片防护装置采用特殊材料制作而成，能吸收能量和减轻对空间站造成的损伤。

进行太空行走的航天员主要靠航天服来防护，当然，最好不要在有碎片的区域出舱。对于10厘米以上的碎片，由于重量和体积所限，防护这一尺寸的碎片是不现实的。在已知精确轨道参数的情况下，只能够采用轨道机动的方法进行碰撞规避。

为此，空间站有一套避撞程序，当有关设备监测到有太空飞行物接近空间站并有可能发生碰撞时，这一程序就会指示空间站启动发动机改变运行轨道，躲避碰撞。如果空间站来不及调整轨道，那么为了安全起见，航天员就要躲进飞船，以便随时逃生。

载人航天，人命关天。为了保障空间站航天员的安全，我国也采取了相应措施。在2024年10月29日举行的神舟十九号载人飞行任务新闻发布会上，中国载人航天工程新闻发言人林西强就表示，针对空间碎片撞击空间站可能造成泄露等威胁，不断优化应急处置方案，与空间站运行初期相比，航天员可用于应急处置的时间提高了5倍，空间站与航天员的安全性大幅提升。

2024 年 5 月 28 日，神舟十八号乘组首次完成防护装置安装。此后，神舟十九号乘组进行了三次出舱安装工作，神舟二十号乘组进行了四次出舱安装工作。截至目前，中国航天员已经在空间站外部进行了八次左右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。

太空清洁1号示意图 图片来源：欧洲航天局

目前，世界多个国家正在积极研究多种治理空间碎片的新方法，包括收集、烧毁和脱轨法等。欧洲航天局计划于今年或明年发射太空清洁1号航天器，用它在轨试验移除太空垃圾的技术，但目前尚未有发射的动态消息。总之，对付太空垃圾是一项多学科的综合性长期工作，需要各国都予以重视并开展广泛的国际合作，从而群策群力地来保护好人类共有的太空环境。

作者：庞之浩 全国空间探测技术首席科学传播专家

策划：刘颖 张超 李培元 杨柳

本文在科普新媒体平台“蝌蚪五线谱”刊发，经授权发布