宇航员安全返回，中国的太空救援开始了

【文/观察者网专栏作者 流纹岩】

11月14日17时21分，神舟二十号航天员陈冬、陈中瑞、王杰全部安全顺利出舱，健康状态良好。至此，神舟二十号航天员乘组的太空之旅顺利结束。

此次返回之所以备受关注，和之前神舟二十号遇到的波折有很大关系。

神舟二十号航天员陈冬、陈中瑞、王杰全部安全顺利出舱，健康状态良好

11月5日，中国载人航天工程办公室发布消息称，因为即将完成任务的神舟二十号载人飞船疑似遭到微流星体撞击导致飞船受损，原定11月5日的返回被迫推迟。

11月14日，载人航天办公室宣布，经过仿真试验、地面测试和评估后，认为神舟二十号飞船不具备返回放行条件，因而启动了备份船发射工作。同日，神舟二十号乘组航天员陈冬、陈中瑞、王杰转移到对接在空间站的神舟二十一号飞船返回地球，随后择机发射神舟二十二号飞船前往空间站。意味着这是自中国空间站发射以来，首次启动应急备份救援流程。

根据通稿，此次是疑似微流星或空间碎片（MMOD）击中神舟二十号飞船的舷窗。由于这个部分足够小，因此反而可以确定不是某些国家恶意进行的轨道打击，只是纯粹的巧合。

我们知道，神舟飞船的舷窗分为三层。最外层是高硅氧防热玻璃，用于在飞船返回时承受热流。这层玻璃具有耐高温但不怎么耐压的特点，而内两层是带有密封圈的铝硅酸盐强化玻璃，用于承担大气压力。

而当外层舷窗玻璃受损导致强度下降后，有可能在再入过程中破碎，这会导致不耐热的内层耐压玻璃受到外层高温气流的冲刷。虽然设置有防火帷幕，但仍然有可能导致内层玻璃破碎，导致返回舱在高空失压，酿成联盟-11号飞船类似的惨剧。

因此，选择发射神舟二十二号飞船是最稳妥最保险的方法，因为谁也负担不起神舟二十号如果再入过程中失压导致航天员死亡的后果。

神舟飞船的舷窗

撞击神舟二十号的MMOD有多种可能的来源，包括来自于自然环境的微流星，也有人类航天活动的轨道碎片。其中微流星和航天器的撞击速度在11-72千米每秒，空间碎片的相对速度可能在0-19千米每秒。而随着多次反卫星试验、轨道碰撞和在轨解体事件的发生，以及一些正常航天活动带来的碎片（如固推熔渣），近地轨道附近MMOD的数量逐步增加。在国际空间站高度，MMOD的数量已经增加了数倍，而在705千米轨道上，MMOD的数量达到了微流星总量的10倍以上。

虽然MMOD撞击没有大型空间碎片撞击产生的毁灭性结果，但因为MMOD尺寸小，大多难以被空间态势感知雷达跟踪和定轨。但即便尺寸较小，MMOD的高撞击速度仍然会破坏航天器，这种撞击会撕裂航天器表面的热控材料或是打穿表面，其撞击产生的碎片和高温会在撞击点形成进一步破坏，如果撞击至关键部位很可能造成严重损伤。中国空间站天和核心舱的供电系统也被MMOD击中过部分供配电设备，由神舟十七号乘组进行两次出舱并修复了相关部分。

STS-70任务中被MMOD击中的风挡

为应对MMOD，中国空间站为关键设备配置了双重冗余，并从去年神舟十八号开始，逐渐为空间站的一些关键部分安装有高强度双层惠普尔护罩，以保护一些核心装置不会被MMOD撞击所损坏，并且未来还会加装更多的防护板。但很显然，空间站不是俄乌战场上的蛆式坦克，不可能把整个空间站用各种各样的爆反铁栅栏金属丝狗尾巴草树枝包起来，因此这种风险始终存在。

作为目前世界上唯二的有人驻留空间站之一，中国空间站是一个由天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱组成的三舱综合体。此外，空间站还具有三个对接口，包括位于节点舱的前向对接口和径向对接口，这两个对接口一般用于接待神舟载人飞船。第三个是位于核心舱尾部的对接口，一般用于接待天舟货运飞船。空间站标准驻站为三人，在两个乘组交接的时候可有六人。每年发射2艘神舟载人飞船，每次驻站半年。

相比于中国空间站，国际空间站具有多个国家的多种飞船共同服务，实现了多种运输手段互相冗余、互相补充的构架。如2013年美国“天鹅座”OA-3货运飞船发射失败、2015年俄罗斯“进步”M-27M货运飞船发射失败、美国“龙”CRS-7货运飞船接连发射失败，空间站的补给一度接近枯竭，但得益于当时国际空间站“曙光”（FGB/Zarya）和“星辰”（DOS/Zvezda）两个舱的推进系统均加满了燃料，且2015年8月日本H-IIB发射了HTV-5货运飞船，成功将新一批补给送抵国际空间站，缓解了这一问题。

2022年，联盟MS-22飞船遭到空间碎片撞击后，其中一位宇航员的应急撤离座椅转移到执行Crew-5的载人龙飞船上。2024年波音星际线飞船故障导致两位乘组滞留太空的时候，应急撤离也由执行Crew-8的载人龙飞船进行，宇航员用泡沫箱拼了两个临时座椅C6和C7用于返回。

CFT两位宇航员滞留太空的时候，载人龙飞船增加了两个临时座位C6和C7

实际上很容易发现，这两次的冗余都依赖于载人龙飞船满载7人但实载4人的冗余，才能够保证意外情况下把人活着带回来。但神舟飞船没有这个冗余，它就是只能带三个人上去或下来，塞六个也不现实。飞船故障就让乘组原地加班半年这种事情也实在是太不人道了。因此我们选择采用虽然看似更贵但更保险的应急救援方案，由于采用了“滚动值班”策略，提高了资源的利用率和安全性。

我国以一国之力并不可能同时开发，在多个发射场建立多种飞船部署运输的体系。中国空间站的规模相对较小，目前只有一种货运飞船和一种载人飞船。因此国内进一步提高了载人航天的安全系数，通过高可靠性+系统级冗余以适应发射窗口的正常延期。

为应对空间站可能遇险的情况，我国推出了一种被称为“救援飞船”的方式，这种方式是在发射场提前备份好下一艘飞船和长征二号F/G运载火箭，完成初步组装后分别贮存。其中长征二号F/G火箭停放在90号垂直总装测试厂房的2号总装空间内，完成火箭本体的组装和测试工作，但并不和神舟飞船-整流罩-逃逸塔组合体对接（也就是“无头”）。如果空间站在轨遇险导致轨道上的神舟飞船遇到危险的话，则使用在发射场贮存的长征二号F/G火箭和神舟飞船完成组装，并快速发射前往空间站救援航天员。如果没有问题的话，备份飞船和火箭则转移1号总装空间，作为下一次任务的飞船，实现“滚动值班”。

央视报道中CZ-2F/G Y22火箭转移至90号大楼1号总装空间，表明采用16天救援方案

救援的方式也分为两种。我们在这里称之为“8.5天方案”和“16天方案”，分别应对的是两种情况。如果空间站遭到较严重的破坏导致部分关键子系统失效，站上备用系统启动，航天员可能有生命危险的情况下，最快的8.5天方案将会启动。

在这种情况下，将启动工位整合方式。酒泉卫星发射中心91号载人工位上的起重机设计用于在飞船在工位上发生故障时，能够将飞船从长征二号F火箭上吊下，送回厂房进行维修。在8.5天方案中，长征二号F/G火箭、备份飞船和逃逸塔将分别转运至91号工位，在工位上完成整合并快速发射。这种方式在试验队三班倒、不惜一切代价赶进度的情况下，可以将周期压缩至7-8天，适用于紧急救援。

而如果空间站遇到无法返回但无生命危险的情况，则会采用稍短一些的16天方案。在此情况下，值班火箭从停放的2号总装空间转移至1号总装空间，备份值班飞船将在技术区用11天时间完成整备，随后进行船罩组合体、逃逸塔和运载火箭的整合，火箭垂直转运至91号工位进行发射。

无头状态的CZ-2F/G Y18火箭

8.5天方案确实快速，但它显然不适合于所有情况。8.5天方案中的神舟飞船为了快速整备而压缩了飞船整备流程，最终可能导致飞船无法达到半年在轨的寿命。换句话说，8.5天方案打上去的神舟是纯粹的救人方案，只负责在几天内拉走航天员。而16天方案是飞船如果受损但不影响工作的话就多等几天，再打一个具备全功能、全寿命的飞船上去继续完成任务。

很明显，神舟二十号此次遭遇的问题并不是“进步M”-34号撞上和平号空间站光谱号实验舱的那种高危事件，新闻通稿里的“空间站工作正常，航天员正常”，说明空间站工作正常，航天员没有生命危险，因此完全没有必要启动8.5天方案，按照正常的16天方案执行补发方案即可。

我们以11月5日官宣异常+17天可以推算出，大概11月22日（其实加上决策时间可能还会晚一点）以后发射神舟二十二号飞船。但现在我们看到，11月14日神舟二十一号就带着神舟二十号乘组下来了，把神舟二十一号乘组和不具备返回能力的神舟二十号飞船留在了空间站上面，这又是为什么呢？

虽然并没有官宣具体的原因，但笔者猜测最可能的原因是神舟二十一号飞船上携带的四只小鼠，这四只小鼠原计划在太空中停留五天，11月5日乘坐神舟二十号返回。但随着返回过程推迟，鼠鼠驻站的时间已经达到了设计寿命接近三倍，如果死在上面的话处理尸体和微生物/病毒的问题可能会比较麻烦，当然这只是笔者的猜测。

而停泊的神舟二十号飞船的整体完好，舷窗耐压玻璃未受损，只是返回可能存在风险，短期内仍然可以满足避难需求。实际上，在标准单船驻站过程中如果出现问题的话，乘组一样会有一段时间需要等待新救援飞船的发射，只是因为这次撞击正巧发生在神舟二十号撤离前，提供了另一种看起来更合理的方案。

鼠鼠实验包

未来神舟二十二号飞船空船发射还带来了额外的机会。在神舟二十二号对接空间站后，神舟二十号还能进行一次无人返回。由于此前的空间站下行只能靠神舟飞船，每次只能下行至多五十千克（实际上还没这么多）。而无人返回的神舟二十号飞船在减掉航天员的质量后，完全可以进行一次300千克级的空间站下行任务。正好在早些时候的新闻发布会上，曾提及计划于2026年下半年进行的梦舟一号飞船任务中，将下行空间站的舱外服B。如今看来，或许可以直接由神舟二十号飞船将其带回。当然具体会带些什么下来，可能还要看任务指挥部决定。

神舟二十一号飞船落地

随着人类太空活动的增加，MMOD中轨道碎片的数量还在急剧增加，其极小的尺寸带来难以探测的问题，则对航天器防护和应急救援提出了更高的要求。当然了，检验一下应急流程也未必是坏事，甚至预案从它被提出的那一天开始就终会被用上。而未来是否要为空间站添加远程主动探测雷达，乃至是否有必要安装主动防御设备？这都是可以讨论的话题。

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