全世界都頭疼！小小“太空碎片”為何成了航天器回家的“大麻煩”？
來源： 紫牛新聞
2025-11-14 21:28:00
神舟二十號航天員乘組在11月14日下午，乘坐神舟二十一號飛船順利返回東風(fēng)著陸場。他們原定乘坐的神舟二十號飛船，因疑似遭空間微小碎片撞擊，推遲了歸期。這一次的“太空接力”，不僅彰顯了中國航天技術(shù)的硬核實(shí)力，也讓“太空碎片”進(jìn)入大眾視野。小小“太空碎片”為何成了航天器回家的“大麻煩”？記者采訪了南京航空航天大學(xué)航天學(xué)院教授聞新。
太空中的“隱形殺手”
影響神舟二十號返回的太空碎片到底是什么東西？聞新教授介紹，科研工作者通常將在地球軌道范圍內(nèi)，由人類活動產(chǎn)生而不再服務(wù)于正常任務(wù)的各類物體定義為太空碎片，也叫“空間垃圾”。大到報(bào)廢的火箭殘骸，退役的人造衛(wèi)星，小到螺絲涂層碎屑，都可以視作太空碎片。它們不像流星能被大氣燒毀，而是在距離地面幾百到幾千公里的高度長時間繞地球高速飛行。
根據(jù)歐空局?jǐn)?shù)據(jù)，截至2024年，太空中直徑大于一厘米的碎片已經(jīng)超過100萬個。它們的主要來源是衛(wèi)星解體，火箭殘骸碰撞等。2009年發(fā)生了航天史上首次衛(wèi)星在軌相撞事故，美國銥星公司的“銥星33”通信衛(wèi)星與俄羅斯已報(bào)廢的“宇宙-2251”軍用衛(wèi)星，在西伯利亞上空790公里處發(fā)生在軌衛(wèi)星碰撞事故，產(chǎn)生了數(shù)千塊可追蹤碎片和數(shù)萬塊微小殘骸。這些碎片就像太空中的“隱形殺手”，根據(jù)NASA估算，一粒直徑僅有0.5厘米的鋁屑，在軌道速度推動下，動能相當(dāng)于一顆剛出膛的子彈。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)。目前，僅在人類航天器最多的近地球軌道上，直徑尺寸大于十厘米的碎片已有近3.6萬個。2021年，俄羅斯進(jìn)行反衛(wèi)星試驗(yàn)，產(chǎn)生超過1500塊碎片云，為躲避碎片星鏈衛(wèi)星進(jìn)行了多達(dá)1700次避讓。
防范微小碎片撞擊是世界課題
2021年四月，由我國自主研發(fā)用于天基空間環(huán)境探測的試驗(yàn)六號03星升空入軌，通過先進(jìn)的雷達(dá)、電子技術(shù)，大大提高了太空碎片的預(yù)報(bào)和觀測的精度。根據(jù)中國載人航天工程新聞發(fā)言人林希強(qiáng)此前透露的消息，與空間站運(yùn)行初期相比，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用使我國發(fā)現(xiàn)碎片的預(yù)警時間多了五倍，能夠讓科研人員更加從容的加以應(yīng)對。
雖然觀測進(jìn)度有所提高，但航天器遭遇太空碎片的撞擊依然無法避免。聞新介紹，當(dāng)前我們的防護(hù)裝置主要是針對較大的碎片，對于十厘米以下的碎片，特別是一厘米以下的微小碎片還沒有能力去預(yù)警?！拔⑿∷槠倪\(yùn)行速度又特別快，撞擊的能量也特別大，所以微小的撞擊也可能對航天器造成很大的損失。尤其航天器的隔熱層，假如被微小碎片刮破，那么飛船回來的時候，就可能影響隔熱效果，對航天員造成生命危害?！?/p>
防范微小碎片撞擊是個世界課題。聞新介紹，“基本上大碎片，尤其是十厘米以上的碎片都記錄在案，然而，但1厘米以下的太空碎片數(shù)量上億，防不勝防。從這個角度來說，被一厘米以下的微小碎片撞擊，這在太空當(dāng)中還真不是一個小概率事件。”
太空碎片治理存在法律空白
全世界的科學(xué)家們都在為了太空碎片的治理不懈努力。聞新教授告訴記者，火箭發(fā)射衛(wèi)星部署和太空設(shè)備管理等方面需要國際合作。目前，這方面的法律還是個空白。
目前，包括中國在內(nèi)的多個國家和組織，都在努力給太空碎片的治理“立規(guī)矩”。根據(jù)已經(jīng)公開的信息，2007年，聯(lián)合國外空委制定了空間碎片減緩準(zhǔn)則，對新發(fā)射任務(wù)提出限制和指導(dǎo)。其中就規(guī)定，太空物體停留軌道時間不應(yīng)超過25年。基于建立太空路權(quán)規(guī)則的考慮，中國在2021年發(fā)布關(guān)于促進(jìn)微小衛(wèi)星有序發(fā)展和加強(qiáng)安全管理的通知，其中規(guī)定，運(yùn)行軌道高度超過2000公里的微小衛(wèi)星應(yīng)主動進(jìn)入墳?zāi)管壍馈Ｃ绹鳱ASA還與太空探索公司簽訂協(xié)議，要求星鏈衛(wèi)星發(fā)射升空后的初始軌道，應(yīng)保證距離國際空間站或NASA其他航天器至少五公里。
“立規(guī)矩”的同時，多國也在探索低成本，高效清除太空碎片。“比如在太空中像撒網(wǎng)一樣，把碎片籠到‘漁網(wǎng)’里，放到大氣層里去燒毀。另外還可以將航天器‘加固’，從而達(dá)到防止空間碎片撞擊的目的。我國在這方面也做過相關(guān)實(shí)驗(yàn)。”專家介紹，我國航天部門很早就已經(jīng)認(rèn)識到太空碎片對載人航天的現(xiàn)實(shí)威脅，并且采取實(shí)際行動來進(jìn)行預(yù)防。相關(guān)報(bào)道顯示，神舟二十號航天員乘組在軌期間的一項(xiàng)重要任務(wù)就是完成空間碎片防護(hù)裝置的安裝。
鏈接：航天器體檢都有哪些流程？
返回任務(wù)推遲期間，航天工作者對神舟二十號飛船進(jìn)行了“體檢”。航天器的“體檢”主要包括哪些方面？聞新教授介紹，工作人員主要對航天器開展檢查和風(fēng)險(xiǎn)評估，如對飛船被空間碎片刮傷的程度進(jìn)行評估，還包括外部檢查、熱防護(hù)系統(tǒng)的內(nèi)部檢查，生命支持系統(tǒng)、動力系統(tǒng)的檢查等等，通過這一系列的檢查來評估飛船是否能夠繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。
“最關(guān)鍵的是要檢查航天器的結(jié)構(gòu)，如果結(jié)構(gòu)受損，就會影響推進(jìn)系統(tǒng)和返回能力。飛船在短期內(nèi)無法執(zhí)行返回任務(wù)的話，可能采取延長或者停留時間更長的辦法，這時候就需要啟動緊急的應(yīng)急方案，把我們的航天員接回地面。”
揚(yáng)子晚報(bào)/紫牛新聞記者 楊甜子
校對 朱亞萍