據(jù)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(wù)圓滿成功，經(jīng)研究決定，原計劃11月5日實施的神舟二十號返回任務(wù)將推遲進行。

(資料圖)

這些耽誤航天員回家的“罪魁禍首”——空間碎片，它們從哪來，危害有多大，有什么辦法可以預(yù)防和處理？全國空間探測技術(shù)首席科學傳播專家龐之浩向科技日報記者進行了介紹。

第一問：空間碎片從哪來？

空間碎片由人類航天活動直接產(chǎn)生或間接衍生。

龐之浩介紹，廢棄航天器及相關(guān)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(wèi)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(wù)執(zhí)行過程中有意或無意丟棄的物品，尺寸雖小但數(shù)量龐大。包括：功能性拋棄物，如衛(wèi)星分離時的固定螺栓、火箭的保護罩、宇航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(fā)動機燃燒產(chǎn)生的殘渣等。

另一類是航天器碰撞與爆炸產(chǎn)生的次生碎片，這是碎片數(shù)量不斷增加的關(guān)鍵原因。歷史上曾發(fā)生過衛(wèi)星與碎片、衛(wèi)星與衛(wèi)星的主動碰撞，并產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，一次碰撞或爆炸產(chǎn)生的新碎片，會繼續(xù)撞擊其他航天器，形成“碎片雪崩”，導(dǎo)致軌道碎片密度呈指數(shù)級增長。

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每秒7至10公里，這種高速撞擊會產(chǎn)生極端破壞效果。毫米級碎片會劃傷航天器舷窗、太陽翼，導(dǎo)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(guān)鍵部件，引發(fā)泄漏或爆炸。即使未完全穿透，撞擊產(chǎn)生的沖擊波也可能震壞內(nèi)部精密儀器，導(dǎo)致導(dǎo)航、通信等系統(tǒng)失靈。

當?shù)偷厍蜍壍浪槠芏冗_到臨界值時，一次碎片撞擊產(chǎn)生的新碎片，會引發(fā)更多撞擊，形成“多米諾骨牌效應(yīng)”，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(wèi)星的通道，對太空活動造成長期災(zāi)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。即便置身于航天器內(nèi)，如果航天器被碎片撞擊失壓，艙內(nèi)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(shù)可以應(yīng)對空間碎片撞擊風險？

一直以來，人類都在探索空間碎片的應(yīng)對辦法。龐之浩說，目前預(yù)報空間碎片撞擊風險主要依靠監(jiān)測技術(shù)和數(shù)據(jù)分析模型，處理風險則通過主動規(guī)避、被動防護以及碎片清除等多種手段相結(jié)合。

預(yù)報空間碎片撞擊風險的技術(shù)主要有兩類。一是光學觀測技術(shù)，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(tǒng)結(jié)合圖像處理技術(shù)，可分辨直徑10微米以上的微小碎片，通過多站聯(lián)合觀測，能綜合分析碎片軌跡，減少軌道不確定性，提升預(yù)警準確性。

二是雷達監(jiān)測技術(shù)，通過發(fā)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(shù)具有全天候、遠距離探測能力。高分辨率雷達系統(tǒng)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(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，可探測到直徑大于10厘米的碎片。

近年來，一些新技術(shù)不斷出現(xiàn)，例如激光雷達技術(shù)可以提供高時間分辨率，實時更新碎片位置，結(jié)合自適應(yīng)光學技術(shù)，還能克服大氣干擾，提升夜間或復(fù)雜氣象條件下的探測性能；多傳感器融合技術(shù)可以整合雷達、光學和激光雷達等數(shù)據(jù)，形成互補監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，通過數(shù)據(jù)融合算法，消除單一傳感器的局限性，提高碎片識別和跟蹤的準確性，同時支持三維空間重構(gòu)，實時生成碎片分布圖，為碰撞風險評估提供直觀依據(jù)；碰撞概率分析技術(shù)可以結(jié)合軌道誤差模型，在預(yù)警區(qū)域判定的基礎(chǔ)上合理設(shè)置概率閾值，減少虛警率，提高航天器規(guī)避效率。

處理空間碎片撞擊風險的技術(shù)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(guī)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(wǎng)、機械臂捕獲、離子束偏轉(zhuǎn)、電磁吸附清除等碎片清除技術(shù)。

此外，現(xiàn)代航天器也在設(shè)計上充分貫徹空間碎片防控理念，采用防爆燃料貯箱、減少外露部件，從源頭上減少空間碎片產(chǎn)生。

來源：河南日報客戶端

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