神舟二十号乘组即将返回，“发一备一”首次应用实战

据中国载人航天工程办公室消息，神舟二十号航天员乘组将于11月14日，乘坐神舟二十一号飞船返回东风着陆场。根据计划安排，后续将择机发射神舟二十二号飞船。这将是中国载人航天“发一备一”机制首次发挥作用。

根据此前消息，神舟二十号载人飞船疑似遭空间微小碎片撞击，原计划11月5日实施的返回任务推迟进行。空间碎片危害有多大？如何实现对其监测和防御？

“发一备一”为航天员安全加上双保险

据央视新闻报道，前期，在拍照判读、设计复核、仿真分析和风洞试验的基础上，经综合评估，神舟二十号载人飞船返回舱舷窗玻璃出现细微裂纹，最大可能是受空间碎片外部冲击导致，不满足载人安全返回的放行条件。

因此，神舟二十号航天员返回地球，将乘坐神舟二十一号飞船。目前，神舟二十号航天员陈冬、陈中瑞、王杰状态良好，着陆场及各参试系统正在紧锣密鼓做好迎接他们回家的各项准备。

值得注意的是，这是中国载人航天“发一备一”机制首次发挥作用，自神舟十二号任务开始，我国就建立起“发一备一”安全机制，这是为确保航天员安全而实施的滚动备份发射模式，即每次执行载人飞行任务时，同时有一艘备份飞船和一枚备份火箭在发射场待命，以便在紧急情况下快速实施太空救援。若无异常状态，备份飞船和备份火箭则将作为下一次载人航天任务的“主角”。

按照“发一备一”的设计，神舟二十号航天员将搭乘已经抵达空间站的神舟二十一号飞船返回地球。神舟二十二号将择机发射，前往空间站，神舟二十一号航天员半年后将乘坐其返回。

建立“发一备一”的初衷，是因为空间站阶段航天员在轨飞行时间长，安全风险增加，为应对可能出现的突发状况，采取“发射一发、备份一发”的滚动备份发射模式，可以为航天员的生命安全加上双保险。这也确保了载人航天任务与中国空间站建设，每一步都能实现精准衔接。

为此，在酒泉卫星发射中心的垂直总装测试厂房内，建造了双侧总装平台和两个活动工位，来应对两枚火箭的组装测试工作。

空间碎片数量庞大，可能损伤航天器

让神二十乘组返回任务出现波折“罪魁祸首”——空间碎片从哪来？如何实现对其监测和防御？

其实，各国航天器近年来都受到空间碎片影响，它们是由人类航天活动直接产生或间接衍生，退役卫星的残骸、火箭爆炸后的金属碎屑，甚至是航天员遗落的工具碎片都是其来源。除了此次延迟返回的神二十，国际空间站的太阳能电池帆板也因为遭受微小陨石颗粒和日益增多的空间碎片撞击，服役状态不容乐观。

全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩介绍，空间碎片的运动速度普遍为7—10公里/秒，这种高速撞击会产生极端破坏效果。毫米级碎片会划伤航天器舷窗、太阳翼，导致透光率下降或供电效率受损；厘米级碎片可直接穿透航天器外壳，击穿燃料箱、管线等关键部件，引发泄漏或爆炸。即使未完全穿透，撞击产生的冲击波也可能震坏内部精密仪器，导致导航、通信等系统失灵。

据媒体报道，地球轨道上尺寸大于10厘米的碎片约有3.6万个，尺寸在1～10厘米之间的碎片有上百万个，而尺寸小于1厘米的碎片更是多达上亿个。与此同时，地球轨道上正在运作的航天器有上万个。由于碎片数量庞大，且很多小到无法追踪，没人能够确切知道太空里一共飘浮着多少垃圾。

值得关注的是，当低地球轨道碎片密度达到临界值时，一次碎片撞击产生的新碎片，会引发更多撞击，形成“多米诺骨牌效应”，最终可能在轨道上形成一层“碎片云”，彻底阻断人类进入太空或使用卫星的通道，对太空活动造成长期灾难性影响。

“主动规避+被动防护”是当前主要应对手段

空间碎片危害巨大，但监测一直是困扰航天界的难题。南京大学天文与空间科学学院副教授汤靖师介绍，对于10厘米以上大型空间碎片相对容易实现监测，航天器通常采用主动规避的策略，通过轨道调整，避开可能的碰撞路径。但对于更小的目标，监测则较为困难，即便是体积微小的空间碎片，其动能也不容小觑，可能让航天器出现慢漏气等情况。

我国航天部门早已认识到太空碎片对载人航天的现实威胁，并早已付诸实际行动来进行预防。近年来，中国空间站持续优化完善碰撞预警和规避实施流程，提升低轨小目标轨道精确预报能力和空间站主动规避碰撞能力，多次主动实施空间碎片规避。

对于体积更小、难以预警的微小空间碎片，被动防护是主要应对手段。神舟十八号到神舟二十号任务期间，航天员多次出舱安装的防护装置。仅神舟二十号乘组，就进行了4次出舱活动和7次载荷进出舱任务，完成空间碎片防护装置安装、舱外辅助装置安装、舱外设施设备巡检等任务。

除了主动规避和被动防护，科学界还在不断探索应对空间碎片的“新招”，包括激光烧蚀、太空拖网、机械臂捕获、离子束偏转、电磁吸附等，未来有望研发出更多主动清除空间碎片的技术方案。汤靖师指出，除了技术手段升级，还要重视建立通畅的国际沟通机制，空间碎片问题对各国航天器都会产生影响。特别是在低轨互联网卫星普及的背景下，任何一个国家都无法独善其身，各国航天部门要互相沟通和协调，才能进一步提升航天器在轨的安全性。

现代快报/现代+记者 是钟寅 部分内容综合央视新闻、科技日报

（图源：新华社）