神舟二十號飛船的“回家”計劃被推遲了。中國載人航天工程辦公室發布消息,飛船疑似遭受空間微小碎片撞擊,正在進行影響分析和風險評估。為確保航天員安全,原定11月5日的返回任務將延期。
這些耽誤航天員回家的“罪魁禍首”——空間微小碎片,通常直徑在1毫米至1厘米之間,雖個頭不大,卻在太空中以每秒數公里高速運行,對航天器構成嚴重威脅。
空間碎片,又被稱作太空垃圾,是指人類空間活動產生的各種失效人造物體。
它們來源多樣,包括廢棄的航天器、火箭殘骸、航天器解體殘骸,以及航天任務中丟棄的各類物品。
廢棄航天器及相關部件是空間碎片最主要、最直接的來源,占比超過40%。
航天活動中的操作廢棄物如衛星分離時的固定螺栓、火箭的保護罩、航天員出艙活動時遺落的工具等,也構成了大量碎片。
更令人擔憂的是,太空中的碰撞與爆炸還會產生次生碎片,這種現象是碎片數量不斷增加的關鍵原因。
太空中,這些碎片的運動速度普遍高達每秒7至10公里,如此高速帶來的動能使得即使是直徑小于1厘米的空間微小碎片,也能對航天器造成致命損傷。
當運動方向不同的兩個近地軌道上的物體碰撞時,二者之間的相對速度可以達到每秒10公里以上,因此具有巨大的破壞力。
據計算,數毫米大小的空間碎片撞擊就有可能使航天器無法繼續工作,一塊直徑為10厘米的空間碎片撞擊則有可能將航天器完全摧毀。
歷史上有不少空間碎片造成危害的案例。1983年,美國航天飛機“挑戰者號”與一塊直徑僅0.2毫米的涂料剝離物相撞,導致舷窗受損,只好停止飛行。
1986年,歐洲“阿麗亞娜”號火箭進入軌道后不久便爆炸,產生了大量空間碎片,此后這些殘骸擊毀了兩顆日本通信衛星。
面對神舟二十號遭遇的空間微小碎片,一個棘手的問題是:它們來自哪個國家?
答案是難以確定。
對于10厘米以上的空間碎片,現在美國、俄羅斯、歐空局、中國都有能力跟蹤觀測,可以主動采取措施避開它們。
但對于10厘米以下特別是毫米級的空間微小碎片,由于光學望遠鏡和無線電雷達探測能力有限,還不能完全探測到它們。
空間碎片問題具有全球性特征,任何一個國家都無法獨善其身。
過去半個多世紀,全球開展了大量航天活動,當前衛星常規壽命不到十年,失效后就“游蕩”在軌道上。
發射時被留在太空的火箭也是大量空間碎片的制造源。
失效的電池、仍然有殘余能量的燃料箱,經過多年太空里的高低溫變化、高層大氣腐蝕,可能隨時會解體爆炸,產生大量碎片。
為應對空間碎片威脅,我國空間站采取了多重防護措施。
對于10厘米以上大型空間碎片,航天器通常采用主動規避的策略,通過軌道調整,避開可能的碰撞路徑。
面對數量更多、體積更小、難以預警的微小空間碎片,被動防護是主要應對手段。
所謂被動防護,主要是通過加裝空間碎片防護裝置,為航天器披上“鎧甲”,提升抗擊碎片撞擊的能力。
從神舟十八號到神舟二十號乘組,航天員在空間站外部共進行了7次空間碎片防護裝置安裝工作,為天和核心艙和問天、夢天實驗艙外部的多處重要管路、元件和設施設備提供了防護。
科研團隊還部署了空間站艙體撞擊泄漏監測和定位系統,不斷優化完善空間站壓力應急處置預案。
我國也在積極推動和參與全球合作,定期發布軌道參數,與世界主要航天國家有關機構建立飛行安全溝通機制,及時交流共享相關信息,共同維護在軌航天器安全。
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