神舟二十號延遲返航，航天員安全如何保障？

中國神舟二十一號載人飛船順利升空，兩組航天員太空會師，而就在神舟二十號本該返回地球之時，卻出現(xiàn)了插曲。疑似遭遇太空碎片撞擊，飛船和機組被迫推遲返航。全球目光緊盯，受損情況如何，中國會在什么時候、用什么方式接航天員回家?

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11月4日，距離地球地面400公里的上空，一片喜氣洋洋。神舟二十號乘組三人陳冬、陳中瑞和王杰在天宮空間站的所有任務都已經(jīng)完成。當天上午11點，神舟二十號和神舟二十一號乘組舉行了交接儀式?？雌饋砣f事俱備，只待5日返航。

但11月5日，中國載人航天工程網(wǎng)發(fā)布消息，神舟二十號返回任務將推遲進行。這是自2003年神舟五號開啟中國載人航天時代以來，第一次有神舟飛船突然改變發(fā)射或者返回計劃。全世界的目光都投向了暫時滯留太空的神舟二十號飛船，以及神舟二十號乘組。

神舟二十號究竟為何延遲返航呢?寥寥數(shù)字的公告中提到了原因，疑似遭到空間微小碎片的撞擊。

數(shù)據(jù)顯示，近地軌道上，散落著超過1.7億件太空垃圾。其中可追蹤的太空碎片只有5.4萬個，而1厘米以下無法觀測的微小碎片高達1.3億件。它們的飛行速度是子彈的十倍。只要有一塊碎片擊中航天器或者宇航員，可能就會造成嚴重損傷。

并且，當前的太空碎片監(jiān)測系統(tǒng)主要針對的是10厘米以上的大型碎片，對1厘米以下的微小碎片還沒有實時跟蹤能力，這些微小碎片如同太空中的“隱形子彈”，隱患巨大。

北京大學地球與空間科學學院教授 焦維新：

對于10厘米以上的碎片，因其易被發(fā)現(xiàn)，我們通常采取躲避措施。1至10厘米的碎片數(shù)量較多，撞擊飛船后果嚴重，我們也基本選擇躲避，或臨近時采取激光捕捉、燒毀等其他措施。然而，對于1毫米至1厘米、難以用肉眼發(fā)現(xiàn)的碎片，我們則無計可施，只能從自身預防角度尋求解決辦法。

導致神舟二十號延遲返航的空間碎片從何而來?源頭正是人類自己。廢棄的衛(wèi)星、火箭末級殘骸、電池爆炸后的碎片，甚至航天器表面剝落的油漆，都在不斷加入這場失控的“軌道雪崩”。自1957年第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射升空，太空垃圾就在不斷產(chǎn)生。

2009年2月10日，西伯利亞泰梅爾半島上空約776公里處，一場碰撞如天女散花，瞬間產(chǎn)生了大量的空間碎片。這是美國的銥星三十三號衛(wèi)星和俄羅斯的宇宙2251衛(wèi)星發(fā)生了正面對撞。兩顆完整的衛(wèi)星瞬間被摧毀，事后，美國航天監(jiān)視網(wǎng)追蹤到了超過500個碎片，而這些碎片還在不斷發(fā)酵增長成數(shù)千片，在近地軌道橫沖直撞，對航天器構成了巨大威脅。這也是人類歷史上首次在軌衛(wèi)星相撞事件。

北京大學地球與空間科學學院教授 焦維新：

衛(wèi)星都撞碎了，這可了不得。那是首次在軌運行的衛(wèi)星與一顆失效衛(wèi)星相撞，隨后的計算顯示產(chǎn)生了超過2000個碎片。這些碎片無疑將在軌道上停留相當長的時間，最終才逐漸進入大氣層并燒毀。

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當下，太空空間站同時對接了神舟二十號和神舟二十一號飛船。那么神舟二十號被損壞后，神舟二十號的乘組是否可以乘坐神舟二十一號飛船回到地球呢?有關人士介紹，只要空間站有人駐留，就必須有可用的載人飛船。中國航天部門去年曾在新聞發(fā)布會上回應過空間站碎片撞擊的相關問題，表示極端情況下可發(fā)射備用應急航天器營救航天員。

上海市天文學會副理事長 施韡：

若神舟二十號飛船損壞嚴重無法使用，有兩種應對方案。一般會根據(jù)三名航天員的情況進行匹配，但神舟二十一號未必能滿足需求。相比之下，神舟二十二號接回神舟二十號乘組返回的可能性更大，因為中國載人航天任務已實行“發(fā)一備一”機制，二十一號發(fā)射時，二十二號已作為備份船待命。

分析指出如果評估結(jié)果是神舟二十號飛船無法使用，這艘飛船將會主動脫離天宮空間站無人狀態(tài)下返回地球進行回收，而神舟二十二號需要等合適的條件擇機發(fā)射，通常需要八到十幾天不等。

而延遲返航可能意味著，天宮空間站第一次要較長時間容納6人。但，通常容納三人的天宮空間站，一下子住6個人能吃得消嗎?

上海市天文學會副理事長 施韡：

目前六名航天員在空間站內(nèi)無生命危險，因空間站保護措施完善?？臻g站的問天實驗艙和天和核心艙各設了三個睡眠區(qū)，可同時容納六名航天員生活。

目前空間站內(nèi)的物資也算充足。7月15日，天舟九號向天宮空間站運送了6.5噸的物資，可支持3名航天員在軌生活9個月。

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其實，這次延遲并非中國載人航天第一次遇到空間碎片的威脅。隨著商業(yè)航天的爆發(fā)式增長，空間碎片問題正急劇惡化。SpaceX的“星鏈”計劃已發(fā)射超過5000顆衛(wèi)星，新的衛(wèi)星部署還在加緊推進。這些低軌衛(wèi)星群雖然帶來了全球通信的便利，但也讓近地軌道變得前所未有的擁擠。

北京大學地球與空間科學學院教授 焦維新：

對于小衛(wèi)星而言，由于其功能相對單一且缺乏復雜系統(tǒng)，一旦遭遇問題，例如空間碎片的撞擊，它們便無法維持控制功能。因此，這些微小衛(wèi)星未來可能增加空間碎片或撞擊災害的風險，這成為人類共同面臨的挑戰(zhàn)。

2021年4至7月間，中國空間站天和核心艙一直穩(wěn)定運行在高度400公里附近的近圓軌道上。在此期間，中方發(fā)現(xiàn)美國太空探索技術公司的星鏈-1095衛(wèi)星不斷降低飛行高度，從555公里軌道持續(xù)降軌到382公里。到2021年6月下旬，星鏈-1095與天和核心艙的距離最近時僅1.4公里，這一數(shù)值遠超警戒線。在航天器高速飛行的狀態(tài)下極有可能發(fā)生碰撞，中國空間站不得不啟動“鐘擺式”機動躲避，才得以脫險。

2021年10月21日，美國星鏈-2305衛(wèi)星再次降軌逼近天和核心艙組合體，鑒于該衛(wèi)星處于不確定狀態(tài)，中國空間站無法預判其機動策略和軌道誤差，為了保護神舟十三號航天員乘組的生存安全，中國空間站于當日再次實施緊急避險動作。

北京大學地球與空間科學學院教授 焦維新：

此事影響重大，是SpaceX公司不負責任。中國的軌道信息每日公開，且空間站為載人設施，其他航天器靠近會大幅增加風險。微小衛(wèi)星成本低廉，但一旦撞擊我方載人空間站，將嚴重威脅航天員生命安全，絕不能聽之任之。未來，我們應加強防護，例如部署不載人衛(wèi)星或航天器護衛(wèi)空間站，遇惡意接近時，可用機械手捕獲、擊碎或用激光在安全距離內(nèi)將其摧毀。

類似的情況，歐洲也遇到過。2019年9月2日，歐洲科學衛(wèi)星Aeolus為躲避與星鏈-44衛(wèi)星的碰撞就進行了緊急規(guī)避制動。根據(jù)當時的估算，兩者發(fā)生碰撞的概率約為千分之一，歐洲空間局試圖與美國太空探索技術公司進行聯(lián)絡，但對方?jīng)]有采取任何防護措施。事后，美國太空探索技術公司聲稱沒有接收到歐洲空間局的郵件。

北京大學地球與空間科學學院教授 焦維新：

正如我們所面臨的地面污染和環(huán)境問題一樣，太空中的污染問題也日益嚴重。我們堅持的原則是“誰污染，誰治理”。然而，美國發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量最多，而像SpaceX等公司，盡管它們發(fā)射的微小衛(wèi)星數(shù)量在不斷增加，卻從未主動承擔起因空間碎片增多而應負的責任。隨著微小衛(wèi)星數(shù)量的持續(xù)增長，空間碎片帶來的災害性影響愈發(fā)嚴重，這無疑是一個令人擔憂的問題。

目前，中國空間站已經(jīng)對空間碎片多次實施主動規(guī)避。專家預測，到2030年，空間站年均規(guī)避次數(shù)可能突破20次，這意味著，每兩周就可能面臨一次軌道上的“生死抉擇”。

為了應對這種局面，防范空間站可能遇到的碰撞，早在2016年，中國航天人就發(fā)射了遨龍一號空間碎片主動清理飛行器。同時，為了應對撞擊風險，神舟飛船采用了類似國際通用“惠普爾盾”的多層防護結(jié)構。從神舟十七號任務開始，天宮空間站還加裝了“星盾-3”型復合防護層，可以將2毫米碎片的撞擊能量分散至1/20.防護效率提升40%。中國空間站還配備艙體撞擊泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，可快速定位受損區(qū)域，支持航天員在軌維修。從神舟十七號開始，幾乎每一任神舟飛船乘組都增加了對空間碎片的關注。

國際上，為了應對空間碎片的危險，也有多種技術在應用。

上海市天文學會副理事長 施韡：

清除太空碎片有多種方式：可用大網(wǎng)捕捉小碎片，類似清理河道垃圾;對較大碎片可采用抓取方式;甚至可用激光照射使大碎片變小，降低威脅。此外，在空間站外圍安裝雷達，可大幅提升空間碎片的偵測效率。這些技術均已具備可行性。

分析指出，清理的辦法雖然多，但基本都處于初級階段，并且各國都在各自為戰(zhàn)。如何清理太空碎片正成為一個迫在眉睫的問題。

作為中國載人航天歷史上第一艘因空間碎片撞擊延遲返航的飛船，神舟二十的案例將會如何影響未來的中國載人航天呢?

北京大學地球與空間科學學院教授 焦維新：

我認為太空碎片撞擊影響有限。此類事件頻繁發(fā)生，此前已多次出現(xiàn)微小撞擊，不會造成災害性后果，但需要引起重視。需根據(jù)撞擊部位和材料(如舷窗、返回艙等材質(zhì)差異)評估損傷，例如舷窗受撞擊后，需依據(jù)孔洞深度改進材料研發(fā)，提升抗撞擊性能。此類事件將推動我們深化研究、精進技術，確保未來遭遇同類撞擊時降低風險，助力航天事業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。