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24小时咨询热线： 4006666666 太空碎片数以亿计，今天神十九出发去给空间站装“金钟罩”
发布时间：2025-04-29 点此：598次
10月29日，神舟十九号载人飞翔使命航天员蔡旭哲（中）、宋令东（右）、王浩泽在酒泉卫星发射中心问天阁与媒体记者团体碰头。图源：新华社
今日黎明，蔡旭哲、宋令东、王浩泽乘坐神舟十九号载人飞船跃出天穹，并将在正午完结太空交会对接，进入400公里高的我国空间站。
这个“龙马组合”（蔡旭哲属龙，宋令东、王浩泽属马）此行有个重要使命，便是要为空间站设备空间碎片防护设备。
“载人航天，人命关天。”在10月29日上午举办的神十九新闻发布会上，我国载人航天工程新闻发言人林西强表明，针对空间碎片碰击空间站或许构成走漏等要挟，不断优化应急处置方案，与空间站运转初期比较，航天员可用于应急处置的时刻提高了5倍，空间站与航天员的安全性大幅提高。
在极点状况下，航天员可搭乘在轨飞船提早回来，或发射待命的应急飞船施行救援。
那么，什么才是极点状况呢？
2013年上映的电影《地心引力》最初，有这样一个情节：两名世界空间站的宇航员出舱履行检修使命时，忽然遭受一场“碎片雨”。像子弹相同高速飞过的卫星碎片，不只把空间站和航天飞机组合体撞得乱七八糟，还差点让两名宇航员命丧太空。
能够从大荧幕上直观地体会到，神十九乘组的这项使命——为空间站加上“金钟罩”，使其免遭太空碎片的突袭——是肯定的性命攸关。
没有清道夫的高速公路
“近地轨迹能够了解成间隔地球比较近的一条宽广车道。人类向太空发射的物体，包含空间站、人造卫星、勘探器、飞船等，大多都集合在近地轨迹上。”
南京航空航天大学航天学院教授闻新打了一个比方：高速公路上呈现事端，会有拖车把事端车拖走，但近地轨迹这条“高速公路”现已运用了60多年，却没有拖车整理车道。
太空碎片，涵盖了航天飞船抛弃的助推器、退役的人造卫星（超3000个）、航天器的各种零件（螺丝刀、螺母、螺栓等），还有各类体积较小的废物，比方航天器外部因激烈的紫外线照耀而掉落的油漆碎片等。
低轨空间碎片散布（上）与同步轨迹空间碎片散布（下）。图源：NASA
“近地轨迹上的碎片数量正在急剧添加。”闻新告知潮新闻记者，地球轨迹上尺度大于10厘米的碎片约有3.6万个，尺度在1-10厘米之间的碎片有上百万个，而尺度小于1厘米的碎片更是多达上亿个。
由于碎片数量巨大，且小到无法追寻，没有人能够精确知道太空里总共漂浮着多少废物。
10月21日，美国世界通讯卫星公司（Intelsat）宣布正告，波音公司为其制作的Intelsat 33e高轨卫星在轨运转时产生毛病崩溃，已追寻到57块太空碎片，并提示其他卫星运营商留意潜在的碎片云磕碰危险。
这种事并不稀罕。早在1996年，法国CERISE卫星被一块来自1970年代阿里安火箭残骸的碎片击中，卫星的首要天线被损坏，直接影响了卫星正常运转。
太空磕碰示意图。图源：Best Documentary
到了2009年，产生了航天史上初次卫星在轨磕碰事端，美国铱星33号与俄罗斯抛弃的世界2251号侦查卫星相撞，产生了数千碎片。这些碎片至今仍在轨迹上，以第一世界速度疾驰。
2022年头，一颗编号为49863的空间碎片与我国清华科学卫星“擦肩而过”，最近间隔仅为14.5米，十分惊险。
马斯克的SpaceX提交给美国联邦通讯委员会的文件宣称，2021年俄罗斯进行反卫星实验，产生超越1500块碎片云。为逃避碎片，“星链”卫星进行了多达1700次躲避。
太空碎片要绕着地球飞，时速必定到达28000公里（约7800米/秒），而步枪子弹出膛的速度，大约只要这个速度的十分之一。即使是很小的碎片在如此高速下碰击时，动能也相当于一辆疾驰的轿车，足以刺穿航天器的外壳或损坏要害体系，如太阳能电池板、天线等。
由于技能发展与本钱下降，进军太空变得越来越简略，卫星也越做越小。
苏联“平和”号空间站太阳能帆板被碎片碰击成这幅姿态。图源：我国科学院云南天文台
数据显现，在2012年之前人类向太空发射的航天器每年不超越200个。可是，到了2020年，这个数字暴涨到1200，2021年则是约1800个。
2021年，SpaceX的猎鹰9号火箭“一箭143星”，改写了世界纪录。SpaceX的“星链”互联网星座，方案发射多达4.2万颗卫星，现在在轨已超越了6000颗。
科学家估量，物体的数量添加一倍，磕碰几率就会添加四倍。
1978年，美国科学家唐纳德·凯斯勒提出“凯斯勒效应”：近地轨迹物体密度到达必定程度后，碎片之间相撞会构成更多的碎片，导致更多碰击，恶性循环最终使近地轨迹彻底被太空废物掩盖。
无论是载人航天器仍是无人卫星，都面对着太空碎片的要挟。每年，航天器有必要屡次进行轨迹调整，以避免与这些高速飞翔的碎片相撞。这种调整不只耗费燃料，还影响航天使命的正常运转。
躲开碎片没那么简略
想要躲开太空碎片，就先得看见它们。
2023年9月21日，在“天宫讲堂”第四课上，空间站里的景海鹏答复内蒙古学生关于太空废物的发问时说，“咱们常常透过空间站的舷窗去看，乃至还用望远镜去找，不过到现在为止，还没有发现太空废物的踪迹。”
不过，看不到不代表没有。某些碎片极端难以区分，暗淡到只要14至15等星。当星等降到15等，亮度约是肉眼可见恒星的1/1000。
林西强在昨日的新闻发布会上走漏，与空间站运转初期比较，航天员可用于应急处置的时刻提高了5倍，空间站与航天员的安全性大幅提高。
也便是说，咱们发现碎片的预警时刻比曾经长了5倍，能让咱们很沉着地加以应对。这是怎样做到的呢？
胡海鹰（中）与搭档在车间评论类型研发问题。图源：我国科学报
这就不得不提我国2021年4月发射升空入轨的那颗卫星——实验六号03星，这标志着我国建成了首个具有彻底自主知识产权的天基空间环境勘探体系。
“实验六号卫星体系首要用于空间环境勘探，然后维护航天器安全。”实验六号总设计师、中科院细小卫星立异研究院副院长胡海鹰介绍，“这些方针碎片就像海洋中的鱼，咱们首先要保证看得到，能区分出它们是什么，追寻其行迹，然后核算、猜测其轨迹，才干将它们‘管’起来。”闻新告知潮新闻记者，我国的雷达电子技能近年来日新月异，包含实验六号在内的先进勘探技能取得运用，让我国有了太空边远当地的“安全卫士”。
“本来咱们很难看清太空里1-10厘米尺度的碎片，可是这种碎片的破坏力是不容小觑的。咱们尽量让航天器避开太空碎片多的当地，就像咱们刮风下雨天尽量少出门相同。”闻新说，现在预告精度提高了，咱们对空间站和航天员的安全就定心多了。
一旦发现对空间站有要挟的碎片，怎样办？景海鹏在《天宫讲堂》上说，会通过轨迹机动等方法进行自动躲避。
那么，此次神十九要履行的“设备空间碎片防护设备”的使命是怎样做的呢？据我国航天科技集团专家李学东走漏，舱外有一些电缆之类的要害设备，要由航天员设备防护板，将其维护起来。
世界空间站被碎片撞出的洞。图源：NASA
“我国空间站为了保证安全采取了许多方法，首要是三种手法。”李学东介绍道。
手法之一：被迫防护。在舱外设备一些防护设备，来抵挡细小碎片的碰击。这种设备在发射前就现已设备好了。可是鉴于现在空间碎片空前密布的恶劣的状况，神十八、神十九乘组要在舱外对设备进行加固，进一步保证空间站的安全。
手法之二：自动躲避。关于空间碎片进行猜测、编目，通过轨迹核算提早发现哪些空间碎片有与空间站产生交会的危险，让空间站自动变轨来躲避来袭碎片。
手法之三：应急处置。假如空间站真的由于碎片碰击导致密封舱的走漏，航天员要火速堵漏，不能让密封舱空气持续走漏。这关于航天员的心理素质和应急突发处置才能，是一个严峻的检测。
“小的碎片很难预告和观测，一般咱们选用硬扛的方法，空间站外表有防护层。关于一些特别灵敏的重要设备，还要进行独自的加固和防护。”世界宇航联空间运送委员会主席杨宇光告知潮新闻记者，“一旦被撞，假如走漏速度比较慢，还能够沉着处置；假如走漏速度比较快，的确需求紧迫撤离了。”
假如发现碎片真实避不开，航天员能够紧迫进入十分巩固的飞船回来舱，随时预备回来地球。近年来，世界空间站就曾产生过这一幕。
3月2日，在北京航天飞翔控制中心拍照的神舟十七号航天员汤洪波在空间站组合体舱外作业。图源：新华社
怎么保证航天员出舱活动的安全？“出舱前，关于轨迹上或许的陨石等碎片会进行排查，一旦发现轨迹堆叠，就不在这个时刻段出舱。”杨宇光解说说，“并且你看出舱航天服这么粗笨，它本身就现已考虑了反抗就细小碎片的碰击，保证航天员没有生命危险。”
整理废物检测人类担任和职责
“此时此刻，长征二号F遥二十运载火箭与神舟二十号载人飞船正在酒泉发射中心总装厂房内待命，一旦有必要，能够敏捷转入发射状况，履行空间站应急救援使命，保证航天员生命安全。”在29日的发布会上，林西强这样介绍。
火箭和飞船是怎么待命的呢？杨宇光告知潮新闻记者，在待命状况下，它们只需求通过拼装和简略的测验，并且能在不用大幅丢失可靠性和安全性的状况下，安排发射。
“火箭和飞船都是十分复杂的产品，可靠性和飞翔安全性都要依托充沛的测验去保证的。但测验就需求时刻，测验的掩盖性、全面性、彻底性，都会影响到飞翔安全，这就产生了对立。”杨宇光说，“因而咱们只能尽或许优化测验进程，保证在不丢失可靠性的条件下去尽量缩短测验时刻，来赢得抢救航天员的时刻。”
用网捕获太空废物的想象图。图源：欧洲空间局
怎么整理太空废物，变得火烧眉毛。多国已发动相关项目，来应对太空废物问题。
欧洲空间局（ESA）发动了一个ClearSpace项目，给太空碎片降速，使其慢于第一世界速度后，它就会坠入大气层，与大气冲突焚毁。
由英国萨里大学主导的RemoveDEBRIS项目，于2018年别离实验了运用“网和鱼叉”来整理废物。通过屡次实验，“网和鱼叉”都被证实是可行的整理手法。
“我以为应该加强和谐机制，各国加强工作中航天器轨迹的相互通报。尤其是通过变轨后之前轨迹无效了，更新的轨迹要及时向其它各方进行同步，这才是负职责的做法。”杨宇光说，“还有，便是一起加强对失效航天器和空间碎片的轨迹预告和监测。”
杨宇光还提出了一个重要问题——太空碎片的铲除，技能十分复杂、本钱很高，却是一件自己看不到直接收益的事。
“究竟谁来做、谁来买单，这是现在世界各国所面对的一个一起课题。这不只检测咱们的技能和财力，也会检测全人类的职责感和联合程度。”杨宇光说。
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