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神二十乘組出艙 強化空間站防護裝置 天宮披「鎧甲」 應對「空間碎片」威脅

時間:2025-10-05 05:02:34來源:大公报

  圖:神舟二十號航天員乘組今年6月26日在第二次太空出艙活動期間,完成了空間站空間碎片防護裝置安裝等任務。圖為航天員陳中瑞在空間站組合體艙外工作。\新華社

  神舟二十號航天員乘組於9月26日圓滿完成第四次出艙活動,航天員陳中瑞、王傑完成了空間站空間碎片防護裝置安裝、艙外設備設施巡檢等任務,這是我國首次由兩名第三批航天員共同完成艙外作業任務。公開資料顯示,這是中國航天員在空間站外部進行的第9次空間碎片防護裝置安裝工作。

  空間碎片,是指所有在軌運行但已失效、失控或不再具有功能的人造物體及其碎片,主要來源於失效衛星、火箭殘骸、爆炸碰撞碎片以及人為試驗產生的碎片等。對於不同大小的空間碎片威脅,航天器通常採用主動規避和被動防護兩種應對策略,空間碎片防護裝置就是空間站的「鎧甲」。

  【大公報訊】據人民網報道:自1957年發射第一顆人造地球衛星以來,空間碎片呈快速增長趨勢。數據顯示,截至2024年,地球軌道上可被持續追蹤的較大空間碎片已超過4.4萬個;尺寸在1厘米以上、對航天器構成潛在威脅的空間碎片數量估計超過100萬個。這些碎片普遍以接近第一宇宙速度(約7.9公里/秒)運行,其動能巨大,撞擊破壞力不可低估。因此,如何加強對航天器的防護,已成為全球航天活動的重要關注點和技術攻堅方向。

  微小空間碎片防不勝防

  目前,對於10厘米以上大型空間碎片,航天器通常採用主動規避的策略,通過軌道調整,避開可能的碰撞路徑。

  要想「閃」得快,需要建立起完善的空間碎片監測、預警網絡。主動規避操作通常依靠3個環節協同完成:首先,通過全天候、全球性天地協同的監測系統,持續追蹤空間碎片的位置和軌道;其次,利用計算系統預測空間碎片是否可能與航天器發生碰撞,並制定規避方案;最後,由航天器自身的推進系統執行變軌操作,避開危險軌道。

  每一次規避都需要精密計算,以最小燃料消耗實現最大避險效果,同時還要盡可能減少對航天任務的影響。為了確保空間站平台的在軌安全穩定運行,近年來,中國空間站持續優化完善碰撞預警和規避實施流程,提升低軌小目標軌道精確預報能力和空間站主動規避碰撞能力,多次主動實施空間碎片規避。

  多層複合結構 吸震隔熱緩衝

  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。

  這類防護裝置一般採用多層複合結構,包括高強度金屬外殼、能量吸收材料層以及隔熱緩衝層。中國空間站各艙段在出廠時已具備大部分防護功能,但是針對艙外管路、設施設備和實驗裝置設計的防護裝置,還需航天員出艙安裝。2024年5月28日,神舟十八號乘組首次完成防護裝置安裝。到此次神舟二十號乘組第四次出艙,中國航天員已經在空間站外部進行了9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。

  如果空間碎片真的撞上了空間站,科研人員為空間站設置了「兜底技能」:利用空間站上部署的艙體撞擊洩漏監測和定位系統,配合相應的應急處置預案、應急處置系統,可以大大提升航天員處置故障的效率。航天員可通過艙外巡視、熱控系統監測、電路測試等方式快速定位受損區域,並在地面指導下實施結構加固、線路更換等操作。

  空間碎片問題具有全球性特徵,任何一個國家都無法獨善其身。應對日益增長的空間碎片,全球合作十分重要。

  為此,中國積極推動和參與全球合作。2015年,國家航天局成立空間碎片監測與應用中心;中國載人航天工程網站定期發布OEM軌道參數;中國持續加強國際合作,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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