空间碎片为何会影响航天员“回家”？

11月5日，中国载人航天工程办公室发布消息，神舟二十号载人飞船因疑似遭遇空间微小碎片撞击，正在进行影响分析与风险评估，原定返回任务推迟。空间碎片——这些以接近第一宇宙速度飞行的“太空子弹”，正成为全球航天任务中不可忽视的威胁。它们从何而来？为何会影响航天员“回家”？什么是空间碎片？

空间碎片，是指所有在轨运行但已失效、失控或不再具有功能的人造物体及其碎片。航天科技集团五院空间站空间碎片防护设计师闫军介绍，空间碎片其实都是人造的，主要有以下几种：

1. 已经失效的卫星。


2. 操作性的碎片，比如太阳帆板展开时爆炸螺栓脱落等工作产生碎片。


3. 卫星爆炸、气瓶电池爆炸产生的碎片。


4. 固体火箭发动机发射带来的微粒性碎片。

自1957年发射第一颗人造地球卫星以来，空间碎片呈快速增长趋势。数据显示，截至2024年，地球轨道可被持续追踪的较大空间碎片超4.4万个，尺寸1厘米以上对航天器构成威胁的碎片估计超100万个。

南京航空航天大学航天学院教授闻新打比方：近地轨道如“高速公路”，已有60多年却无“拖车”清理碎片，碎片数量庞大。

别小看空间碎片威力。这些碎片以近7.9公里/秒速度运行，动能巨大。全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩指出，高速撞击产生极端破坏效果：毫米级碎片划伤舷窗、太阳翼；厘米级碎片穿透外壳，击穿关键部件；冲击波还可能震坏内部仪器，导致导航、通信等系统失灵。对航天员，直径0.1毫米超细碎片也可能穿透航天服，造成航天员受伤；对航天器，撞击失压会威胁航天员生命安全。

空间碎片防护主要靠“主动规避”和“被动防护”。主动规避针对10厘米以上大碎片，通过监测、预警、变轨来实现“闪避”，中国空间站已多次成功实施主动规避。但面对微小碎片等难以预警的情况，被动防护是主要应对手段——为航天器设计多层复合结构，在关键区域加强防护，对太阳翼等大面积部件采用冗余设计。中国空间站各舱段出厂时已具备大部分防护功能，航天员出舱安装防护装置的工作已完成多次，为空间站外部的多处重要管路、设施设备提供了防护。

万一出现撞击，“兜底技能”帮助处置。科研人员为空间站设置了撞击泄漏监测和应急处置系统，航天员可通过舱外巡视、热控系统监测、电路测试等方式快速定位受损区域，并在地面指导下实施结构加固、线路更换等操作。2024年3月，神舟十七号航天员完成了天和核心舱太阳翼维修工作，这是中国航天员首次在轨完成航天器舱外设施的维修任务。同时，空间站柔性太阳翼在设计时已考虑到微小颗粒的撞击，采用模块化设计，由多个独立的太阳能电池片组成，即便其中一片损坏也不会影响整体供电。

航天员安全返回存在两个关键节点：一是变轨分离节点，仅返回舱携带航天员回家，推进舱与轨道舱在返回时分离；二是进入大气层节点，返回舱在大气层中成为高温火球，其抗压性和密闭性必须非常强，以确保航天员安全。此次返回任务推迟是为了最大限度保障航天员生命健康安全和任务圆满成功，也彰显了“以人为本”的核心价值观。专家指出，太空的碎片数量相当大，尤其是微小碎片撞击很难预防，但中国的航天技术手段和应急处置能力能够保障航天任务安全。正如网友所说：“推迟无所谓，平安最珍贵。”大家期待着神舟二十号航天员顺利回家！