航天員推遲回家，“罪魁禍首”是空間碎片

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據中國載人航天工程辦公室消息，神舟二十號載人飛船疑似遭空間微小碎片撞擊，正在進行影響分析和風險評估。為確保航天員生命健康安全和任務圓滿成功，經研究決定，原計劃11月5日實施的神舟二十號返回任務將推遲進行。

這些耽誤航天員回家的“罪魁禍首”——空間碎片從哪來，危害有多大，有什么辦法可以預防和處理？在接受科技日報記者采訪時，全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩進行了解釋。

第一問：空間碎片從哪來？

空間碎片由人類航天活動直接產生或間接衍生。

龐之浩介紹，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%，包括退役衛星、火箭殘骸、航天器解體殘骸等。

其次是航天活動中的操作廢棄物。這類碎片多為航天任務執行過程中有意或無意丟棄的物品，尺寸雖小但數量龐大。包括：功能性拋棄物，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；微小脫落物，如航天器表面老化脫落的涂層碎片、太陽能電池板的微小碎片、發動機燃燒產生的殘渣等。

此外還有航天器碰撞與爆炸產生的次生碎片，這是碎片數量不斷增加的關鍵原因。

第二問：空間碎片的危害有多大？

別小看空間碎片的威力。龐之浩說，即使是直徑小于1厘米的空間微小碎片，憑借極高速度帶來的巨大動能，也能對航天器造成致命損傷。

他介紹，空間碎片的運動速度普遍為7—10公里/秒，這種高速撞擊會產生極端破壞效果。毫米級碎片會劃傷航天器舷窗、太陽翼，導致透光率下降或供電效率受損；厘米級碎片可直接穿透航天器外殼，擊穿燃料箱、管線等關鍵部件，引發泄漏或爆炸。即使未完全穿透，撞擊產生的沖擊波也可能震壞內部精密儀器，導致導航、通信等系統失靈。

當低地球軌道碎片密度達到臨界值時，一次碎片撞擊產生的新碎片，會引發更多撞擊，形成“多米諾骨牌效應”，最終可能在軌道上形成一層“碎片云”，徹底阻斷人類進入太空或使用衛星的通道，對太空活動造成長期災難性影響。

對于在太空行走的航天員來說，他們對空間碎片幾乎沒有防護能力。哪怕是直徑0.1毫米的超細碎片，也可能穿透航天服的防護層，造成航天員受傷。如果航天器被碎片撞擊失壓，艙內航天員的生命安全也將直接受到威脅。

第三問：目前有哪些技術可以應對撞擊風險？

一直以來，人類都在探索空間碎片的應對辦法。龐之浩說，目前預報空間碎片撞擊風險主要依靠監測技術和數據分析模型，處理風險則通過主動規避、被動防護以及碎片清除等多種手段相結合。

預報空間碎片撞擊風險的技術主要有兩類。一是光學觀測技術，利用望遠鏡和相機捕捉碎片反射的太陽光，這適用于高軌道碎片的探測；高精度光學系統結合圖像處理技術，可分辨直徑10微米以上的微小碎片，通過多站聯合觀測，能綜合分析碎片軌跡，減少軌道不確定性，提升預警準確性。

二是雷達監測技術，通過發射電磁波并接收反射信號，探測空間碎片的位置和速度。該技術具有全天候、遠距離探測能力。高分辨率雷達系統可提供厘米級探測精度，有效識別不同尺寸的碎片，例如美國空間監視網絡，可探測到直徑大于10厘米的碎片。

近年來，一些新技術不斷出現，例如激光雷達技術可以提供高時間分辨率，實時更新碎片位置；多傳感器融合技術可以整合雷達、光學和激光雷達等數據，形成互補監測網絡，提高碎片識別和跟蹤的準確性，并實時生成碎片分布圖，為碰撞風險評估提供直觀依據；碰撞概率分析技術可以結合軌道誤差模型，合理設置概率閾值，減少虛警率，提高航天器規避效率。

處理空間碎片撞擊風險的技術也有多種。龐之浩說，對于尺寸超過10厘米的較大空間碎片，航天器傾向于主動實施軌道規避。面對難以觀測的小型、微型空間碎片，航天器主要采用被動防護手段。科學家也在不斷探索激光燒蝕、太空拖網、機械臂捕獲、離子束偏轉、電磁吸附等碎片清除技術。

此外，現代航天器也在設計上充分貫徹空間碎片防控理念，通過采用防爆燃料貯箱、減少外露部件等，從源頭上減少空間碎片產生。