對(duì)接在天宮空間站上的神舟二十載人飛船被太空碎片撞擊的新聞?wù)痼@了全世界,幸好是對(duì)接在空間站時(shí)被發(fā)現(xiàn)撞擊,還能以空間站為大本營(yíng)作進(jìn)一步檢查,以評(píng)估被撞擊造成的破壞到底有多大。到目前為止還沒有撞擊在哪個(gè)部位,影響有多大的消息!
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俄羅斯聯(lián)盟號(hào)飛船曾在2022年遭遇太空碎片撞擊,救援飛船2個(gè)多月才抵達(dá),為了節(jié)省成本,愣是在太空多加班了半年!美國(guó)波音飛船2023年6月份抵達(dá)空間站發(fā)現(xiàn)多個(gè)故障無法返回,救援飛船9個(gè)月才將倆宇航員接回地球,現(xiàn)在輪到中國(guó)了,全世界都在看,中國(guó)要多久才能接回航天員?
神舟二十號(hào)被撞擊到底有多嚴(yán)重?還能返回地球嗎
據(jù)央視新聞報(bào)道,神舟二十號(hào)載人飛船疑似遭遇空間微小碎片撞擊,正在進(jìn)行影響分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,為確保航天員生命健康安全和任務(wù)圓滿成功,經(jīng)過研究決定,原定11月5日實(shí)施的神舟二十號(hào)返回任務(wù)將推遲進(jìn)行。
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這是一條讓全國(guó)人民揪心不已的新聞,正對(duì)接在空間站的神舟飛船竟然被太空碎片撞擊了!大家第一個(gè)問題就是飛船被撞了,空間站有事嗎?飛船撞得嚴(yán)重嗎?怎么樣把飛船被撞擊的情況詳細(xì)評(píng)估一下!答案是還不清楚,到目前為止僅有公開的最新消息是返回任務(wù)將推遲,以留出時(shí)間評(píng)估飛船受損情況,等到評(píng)估完成再行決定是否繼續(xù)返回還是進(jìn)行“營(yíng)救”!
機(jī)械臂+高清攝像頭檢查,必須查清楚
目前第一個(gè)問題是要查清楚撞擊到底有多嚴(yán)重?天宮空間站的機(jī)械臂可以上下左右看個(gè)清楚,前段還有高清攝像頭,可以將過程錄下來輔助AI準(zhǔn)確識(shí)別被撞擊位置。主機(jī)械臂長(zhǎng)為10.2米,平時(shí)呈Z字形停泊,一般會(huì)被鎖定在天和艙外壁的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)停泊點(diǎn)上,這里對(duì)太陽能電池和熱控系統(tǒng)影響最小。
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如果主機(jī)械臂夠不著,還有輔助機(jī)械臂可以“對(duì)接”在主機(jī)械臂上使用,輔助機(jī)械臂長(zhǎng)約5米,如果有必要,對(duì)接起來后可以組成一個(gè)長(zhǎng)達(dá)15米的機(jī)械臂進(jìn)行聯(lián)合作業(yè),所以看清楚停泊在天和核心艙前向對(duì)接口的神舟二十號(hào)周遭被碎片撞擊的程度還是一點(diǎn)問題都沒有的。
天宮空間站被空間碎片撞擊已經(jīng)不是第一次了,早在2023年底,太陽能電池就被空間碎片撞擊,部分電池供電受到影響,2023年12月22日,湯洪波和唐勝杰進(jìn)行了7個(gè)多小時(shí)的艙外作業(yè),修復(fù)了天和號(hào)核心艙外的太陽電池與電纜損傷。第二次是2024年3月1日,湯洪波和江新林再次用了7個(gè)多小時(shí)的艙外作業(yè),修復(fù)了太陽能板狀態(tài)與電力系統(tǒng)。
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因此從理論上看,如果機(jī)械臂看不清楚的話,還可以執(zhí)行艙外作業(yè),請(qǐng)航天員出艙去仔細(xì)查看被撞擊位置,執(zhí)行精確評(píng)估!問題來了,為什么一點(diǎn)點(diǎn)碎片撞擊會(huì)如此大張旗鼓的檢查與維修,一粒小小的太空碎片破壞力為何會(huì)那么大?竟然能中止飛船返回不得不在軌檢修?
一般來說空間微小碎片有兩種,一種是太空垃圾,也就是人類發(fā)射到太空的航天器,大的叫殘骸,小的稱碎片,其速度是7.9千米/秒的速度繞行地球,如果是同向的最高速度也就是7.9千米/秒,如果是逆向最高則能達(dá)到15.8千米/秒,在這種速度的撞擊下,一個(gè)一克的碎片大約能產(chǎn)生30克TNT同等的能量,大約相當(dāng)于一個(gè)九二式手榴彈的威力(二戰(zhàn)時(shí)候日軍用手榴彈)。
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是不是很可怕?這還只是太空垃圾而已,如果是微隕石的話,這個(gè)速度最高能上升到70公里/秒,如果逆向疊加天宮空間站的速度,那么其最高可達(dá)78公里/秒,在這個(gè)速度下,1克的碎片撞擊能量相當(dāng)于727克TNT的能量,一枚PG-7VR 串聯(lián)戰(zhàn)斗部破甲彈主裝藥量才500克TNT,TBG-7V溫壓彈的裝藥量也就800克溫壓炸藥。
你可以想想看,這空間站也就一層薄鋁殼,根本就頂不住一枚手榴彈的爆炸,更頂不住一枚RPG的轟擊,所以這樣比例應(yīng)該就能明白了這太空碎片的威力到底有多大了。那么第二個(gè)問題來了,天宮空間站的航天員是不是時(shí)刻在危險(xiǎn)中?
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答案是還算好,太空碎片確實(shí)很多,但近地軌道范圍極大,相撞的概率極低,2009年2月10日,俄羅斯西伯利亞上空約789公里處,俄羅斯退役衛(wèi)星宇宙 2251(Kosmos-2251)與美國(guó)在役銥星33(Iridium 33)相撞,相對(duì)速度達(dá)11.7公里/秒,碰撞產(chǎn)生至少1000個(gè)直徑大于10厘米的碎片,更小的碎片數(shù)以萬計(jì),這些碎片在太空中留存數(shù)十年,威脅后續(xù)航天活動(dòng)。
如果算公斤級(jí)航天器相撞,估計(jì)也就這么一次,之前也有發(fā)生過衛(wèi)星被撞擊,但未能獲得證實(shí),公認(rèn)的也就這一次!天宮空間站的天和號(hào)核心艙在關(guān)鍵位置加裝了輻射屏蔽和防微流星保護(hù)層。艙壁內(nèi)有多層結(jié)構(gòu),包括鋁合金板、隔熱層和Kevlar復(fù)合材料,這些可在一定程度上抵御小型太空碎片的沖擊。
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當(dāng)然對(duì)于大型碎片是沒戲了,估計(jì)對(duì)于克級(jí)碎片的防護(hù)就是個(gè)難題了,更大型的碎片撞擊那就別指望了,不過幸好有軌道檢測(cè),大型碎片撞擊可以提前規(guī)避,對(duì)于再小點(diǎn)的也能臨時(shí)變軌避開,但對(duì)于微克級(jí)或者更小的碎片就無能為力了,比如掉落的油氣碎片或者更小的碎屑等。
2022年12月14日,俄羅斯聯(lián)盟號(hào) Soyuz MS-22飛船就是在推進(jìn)艙的散熱器附近被一粒微小碎片擊穿形成一個(gè)0.8毫米的穿透孔,幾十公斤冷卻劑泄露,導(dǎo)致這艘飛船熱失控,俄羅斯航天局綜合評(píng)估后返回風(fēng)險(xiǎn)太大,最后由聯(lián)盟號(hào) Soyuz MS-23將宇航員帶回。
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之后俄羅斯的貨運(yùn)飛船還被撞過一回,也在推進(jìn)艙附近,這俄羅斯真倒霉,間隔數(shù)月撞擊兩次,不過幸虧第二次是貨運(yùn)飛船,在軌任務(wù)已經(jīng)完成,就算被撞了也沒所謂,評(píng)估后自行點(diǎn)火飛離空間站后在大氣層中燒毀。
全球看中國(guó)將如何救援航天員!中國(guó)多久才能帶回?
接下來有兩個(gè)問題,一個(gè)是神舟二十號(hào)飛船還能返回不?另一個(gè)是如果不能返回,中國(guó)航天局又如何已經(jīng)在軌執(zhí)行任務(wù)6個(gè)月的航天員帶回地球?
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第一個(gè)問題不好回答,因?yàn)樯衔囊呀?jīng)說明了,問題可能也能嚴(yán)重,也可能不嚴(yán)重,神舟二十號(hào)飛船的結(jié)構(gòu)與聯(lián)盟號(hào)差不多,也是軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙組成,要是撞擊軌道艙倒是問題不大,因?yàn)檐壍琅撌怯脕砩畹模壳霸诳臻g站內(nèi),這個(gè)艙室就變成了倉(cāng)庫(kù)和通道。要是推進(jìn)艙和返回艙的話這問題就有點(diǎn)嚴(yán)重了,那么假設(shè)一下,如果不能返回,該怎么救援呢?
美俄榜樣在前:但是絕對(duì)不能向他們學(xué)習(xí)
關(guān)于太空救援,俄羅斯和美國(guó)兩個(gè)老大哥已經(jīng)玩過一次了,但是這倆難兄難弟一個(gè)比一個(gè)過分,一個(gè)讓三名宇航員半年期的工作變成了整整再次加班半年!另一個(gè)呢,讓原本去國(guó)際空間站作客8天的計(jì)劃變成了9個(gè)多月,倆宇航員在國(guó)際空間站上很不適應(yīng),特別是哪位女性,臉色非常差,從滿面紅光到最后看起來就像是一位巫婆!
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2022年12月14日,對(duì)接在國(guó)際空間站Rassvet艙段上的聯(lián)盟MS-22飛船遭到空間碎片撞擊,在推進(jìn)艙太陽能電池支撐的根部出現(xiàn)一個(gè)直徑大約0.8毫米的小孔,冷卻劑在隨后徹底漏光。這些冷卻劑是維持聯(lián)盟號(hào)飛船艙內(nèi)溫度以及電子設(shè)備散熱的重要熱交換介質(zhì),在冷卻劑泄露后,飛船在返回時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致艙內(nèi)熱失控,或者電子設(shè)備過熱死機(jī)。
因此俄羅斯航天局在評(píng)估后確認(rèn),聯(lián)盟MS-22飛船已無法帶宇航員們回家,因此決定重新發(fā)射飛船帶回宇航員。不過俄羅斯航天局在這個(gè)事件上幾次反復(fù),剛開始稱要發(fā)射Soyuz MS-23帶回宇航員,后來又聲稱要用MS-22飛船,繼而又打算用SpaceX的飛船加座椅,各種幺蛾子事件,最終將Soyuz MS-23飛船發(fā)射推遲到了2023年2月23日,此時(shí)距離事故發(fā)生已經(jīng)過去了倆月。
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但最終MS-23飛船返回卻是在2023年9月27日,原因很簡(jiǎn)單,如果發(fā)射飛船將宇航員直接接回來的話那么又要送3名宇航員上天,需要增加一次發(fā)射,對(duì)當(dāng)時(shí)正在俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)中苦苦支撐的俄羅斯來說那鐵定是雪上加霜,所以俄羅斯還是宇航員們加了半年的班,最終在事故發(fā)生后大約10個(gè)半月后才將宇航員帶回地球。
俄羅斯是不是有點(diǎn)過分?不過相對(duì)俄羅斯來說,美國(guó)更過分!2024年6月5日,波音星際航線飛船首次載人飛行,宇航員是Barry Wilmore與Sunita Williams,兩人準(zhǔn)備在6月14日返回地球,所以非常輕松。
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Sunita Williams
但是不出意外就是意外發(fā)生了,發(fā)射后的星際航線飛船那是故障頻出,推進(jìn)器故障以及各種泄露持續(xù)報(bào)警,投標(biāo)價(jià)格比馬斯克的龍飛船貴十幾億美元,設(shè)計(jì)建造超支十幾億美元的波音星際航線飛船,竟然在發(fā)射后報(bào)告各種泄露,對(duì)接在空間站后都是警告不斷!到最后NASA也沒脾氣了,警告波音自己想辦法把宇航員從天上弄下來。
波音飛船本來就有很大的問題,現(xiàn)在出狀況了肯定不敢派第二艘飛船去接,所以波音只有兩個(gè)選擇,一個(gè)是求俄羅斯將宇航員帶回來,但是此時(shí)美俄雙方因?yàn)槎頌鯌?zhàn)爭(zhēng)鬧得很不開心,這個(gè)節(jié)骨眼上去求俄羅斯,波音那人可丟不起。
另一個(gè)選擇就是去求馬斯克,同樣這比殺了波音還難受,因?yàn)轳R斯克的SpaceX龍飛船和波音的星際航線飛船是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,去求馬斯克不是給SpaceX打活廣告嗎?這要是讓龍飛船接回來,波音的星際航線飛船還打不打算繼續(xù)玩下去啊?
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最終理智還是戰(zhàn)勝了意識(shí)形態(tài),由馬斯克的龍飛船執(zhí)行接人任務(wù),3個(gè)月后的2024年9月29日,馬斯克的Crew-9抵達(dá)國(guó)際空間站,但卻無法立刻返回,原因很簡(jiǎn)單,SpaceX只有4個(gè)座位(原來有7個(gè),被NASA認(rèn)為座椅姿勢(shì)不對(duì)容易在著陸時(shí)受傷,因此減少為4座),要接回波音倆宇航員,只能減少兩人。
結(jié)果問題來了,少了倆宇航員上天,如果立刻帶倆大神返回地球,那么美國(guó)這邊的國(guó)際空間站成員組只剩下倆人,無法支持科學(xué)研究以及艙外維修任務(wù),只能等Crew-10將換班宇航員在2025年3月14日抵達(dá)國(guó)際空間站后才能執(zhí)行返回任務(wù)。最終在2025年3月18日,兩位宇航員終于返回地球。
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其實(shí)在2024年12月份已經(jīng)及后續(xù)公開的國(guó)際空間站視頻與照片中,Barry Wilmore與Sunita Williams的健康狀況看起來非常令人擔(dān)心,特別是蘇尼塔,看起來像是一位巫婆,臉色非常差,畢竟蘇尼塔已經(jīng)60歲,巴里已經(jīng)62歲,8天的短期工作變成變成了9個(gè)月,但NASA卻表示兩人非常健康,你說這事情誰信呢?飛船故障,宇航員卻接不回來,這就是二十一世紀(jì)的NASA!
全世界都將看中國(guó)是如何救援的
美俄兩家都是半年多以后才將宇航員帶回來,問題不復(fù)雜,這倆都是按飛船既定發(fā)射計(jì)劃,只不過提早飛了而已,去空間站對(duì)接候著,作為緊急撤離用,但正常飛船發(fā)射節(jié)奏卻不能打亂,因?yàn)闆]錢,短時(shí)間內(nèi)飛船也無法彌補(bǔ),只能按計(jì)劃來!
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那么中國(guó)人有這個(gè)問題嗎?當(dāng)然也有!畢竟打亂工作計(jì)劃誰都不爽,但作為航天救援這種級(jí)別的預(yù)案來說,打亂計(jì)劃本來就是計(jì)劃的一部分,看看中國(guó)航天是只能處理這種事件的:
中國(guó)載人航天實(shí)行“發(fā)一備一”安全機(jī)制,神舟二十二號(hào)飛船已在發(fā)射場(chǎng)待命,具備快速發(fā)射能力,可作應(yīng)急救援使用。”
早在神舟十三號(hào)、十四號(hào)任務(wù)期間中國(guó)載人航天工程辦公室就曾表示,“按照‘一發(fā)一備’模式,備用飛船在軌道艙和返回艙完成總裝測(cè)試后,隨時(shí)可以在約一周內(nèi)完成應(yīng)急發(fā)射準(zhǔn)備”,神舟十二號(hào)執(zhí)行任務(wù)時(shí),神舟十三號(hào)在發(fā)射場(chǎng)待命,如遇突發(fā)情況,能在一周內(nèi)完成準(zhǔn)備并發(fā)射前往空間站執(zhí)行救援任務(wù)。
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這邊還有另一個(gè)數(shù)據(jù),在中國(guó)目前的載人航天體系中,應(yīng)急救援飛船(備用船)通常能在約7~10天內(nèi)發(fā)射,理論最短周期為72小時(shí)(3天),也就是說執(zhí)行極端緊急的任務(wù)時(shí)能在3天內(nèi)準(zhǔn)備完畢并發(fā)射,但實(shí)際操作上一般控制在一周左右以確保安全與可靠性。
如果在軌檢查確認(rèn)神舟二十號(hào)不再適合執(zhí)行返回任務(wù),那么神舟二十二將在10天內(nèi)準(zhǔn)備完畢并發(fā)射!估計(jì)各位應(yīng)該是愣了吧,不是說“發(fā)一備一”么,怎么不是神舟二十一發(fā)射前往天宮空間站營(yíng)救呢?傻了吧,神舟二十一已經(jīng)于2025 年10月31日23時(shí)44分在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,并在3個(gè)多小時(shí)后對(duì)接于天宮空間站,所以執(zhí)行救援任務(wù)的話只能是神舟二十二。
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接下來還有個(gè)有趣的問題留給大家討論,這次救援很明顯也是打亂了飛行計(jì)劃,那么中國(guó)航天會(huì)不會(huì)也讓這班航天員在軌繼續(xù)工作6個(gè)月呢?種花家給出的答案是肯定不會(huì),理由如下:
神舟二十一已經(jīng)將張陸(指令長(zhǎng))、武飛(飛行工程師)、張洪章(載荷專家)送往天宮,換人任務(wù)已經(jīng)達(dá)成,救援飛船抵達(dá)后在短時(shí)間內(nèi)即可將航天員帶回地球。所以這次要是神舟二十號(hào)評(píng)估后無法勝任返回工作,那么全球速度最快的航天救援記錄將在中國(guó)誕生!
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