潮新闻客户端 记者 屠晨昕
今天上午传来的一个消息证明了，太空比我们想象的要危险很多，载人航天的确是一项充满风险与挑战的事业。
据新华社记者从中国载人航天工程办公室了解到，神舟二十号载人飞船疑似遭空间微小碎片撞击，正在进行影响分析和风险评估。为确保航天员生命健康安全和任务圆满成功，经研究决定，原计划11月5日实施的神舟二十号返回任务将推迟进行。神二十航天乘组陈冬、陈中瑞、王杰的回家之旅要延期了。
图源：中国载人航天微信公号
事实上，我国航天部门很早就认识到太空碎片对载人航天的现实威胁，并早已付诸实际行动来进行预防。
去年10月29日，神十九新闻发布会上，中国载人航天工程新闻发言人林西强透露，于2024年10月30日发射的神十九载人飞船有个重要使命，就是要为中国空间站安装空间碎片防护装置。“针对空间碎片撞击空间站可能造成泄露等威胁，不断优化应急处置方案，与空间站运行初期相比，航天员可用于应急处置的时间提高了5倍，空间站与航天员的安全性大幅提升。”林西强还表示，在极端情况下，航天员可搭乘在轨飞船提前返回，或发射待命的应急飞船实施救援。
展开剩余88%神二十与神二十一航天乘组会师空间站。图源：中国载人航天微信公号
按林西强所介绍的情况，在神二十一执行在轨飞行任务期间，神舟二十二号载人飞船作为应急飞船在地面处于待命状态。万一神二十一无法执行返回任务，神二十二可随时发射升空，前往中国空间站实施救援。
此外，什么是林西强所说的极端情况呢？
电影《地心引力》。图源：航天一院研究生会
2013年上映的电影《地心引力》开头，有这样一个情节：两名国际空间站的宇航员出舱执行检修任务时，突然遭遇一场“碎片雨”。像子弹一样高速飞过的卫星碎片，不仅把空间站和航天飞机组合体撞得七零八落，还差点让两名宇航员命丧太空。
那么，如今在近地轨道上有多少空间碎片，对航天器的威胁有多大？我们有什么办法来防范无处不在的太空碎片？潮新闻特邀请航天专家为你解读。
上万个航天器，在上亿块太空碎片中间惊险穿行
“近地轨道可以理解成距离地球比较近的一条宽阔车道。人类向太空发射的物体，包括空间站、人造卫星、探测器、飞船等，大多都聚集在近地轨道上。”
南京航空航天大学航天学院教授闻新打了一个比方：高速公路上出现事故，会有拖车把事故车拖走，但近地轨道这条“高速公路”已经使用了60多年，却没有拖车清理车道。
什么是太空碎片？科学家通常将“在地球轨道范围内，由人类活动产生而不再服务于正常任务的各类物体”定义为太空碎片，也叫作“空间垃圾”。这些碎片的大小有天壤之别，大到报废的火箭残骸、退役的人造卫星（超3000个），小到螺丝、涂层碎屑，甚至航天器外部因强烈的紫外线照射而脱落的油漆碎片都算。这些东西不像流星能被大气烧毁，而是在距离地面几百到几千公里的高度长时间绕地球高速飞行。
“近地轨道上的碎片数量正在急剧增长。”闻新告诉潮新闻记者，地球轨道上尺寸大于10厘米的碎片约有3.6万个，尺寸在1-10厘米之间的碎片有上百万个，而尺寸小于1厘米的碎片更是多达上亿个。与此同时，地球轨道上正在运作的航天器有上万个。
由于碎片数量庞大，且很多小到无法追踪，没有人能够确切知道太空里一共漂浮着多少垃圾。
去年10月21日，美国国际通信卫星公司（Intelsat）发出警告，波音公司为其制造的Intelsat 33e高轨卫星在轨运行时发生故障解体，已追踪到57块太空碎片。
这种事并不稀奇。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，卫星的主要天线被损坏，直接影响了卫星正常运行。
到了2009年，发生了航天史上首次卫星在轨相撞事故，美国铱星33号与俄罗斯废弃的宇宙2251号侦察卫星相撞，产生了数千碎片。
图源：中国国防报
太空探索技术公司（SpaceX）提交给美国联邦通信委员会的文件声称，2021年俄罗斯进行反卫星试验，产生超过1500块碎片云。为躲避碎片，“星链”卫星进行了多达1700次避让。
令人担忧的是，太空碎片数量呈指数级增长，仅2024年就新增超过3000块可追踪碎片。
太空碎片要绕着地球飞，时速必然达到第一宇宙速度28000公里（约7800米/秒），而步枪子弹出膛的速度，大约只有这个速度的十分之一。即使是很小的碎片在如此高速下撞击时，动能也相当于一辆疾驰的汽车，足以刺穿航天器的外壳或损坏关键系统，如太阳能电池板、天线等。
随着技术的发展，卫星越做越小，数量也越来越多。数据显示，在2012年之前人类向太空发射的航天器每年不超过200个。然而，到了2024年，这个数字暴涨到2795。
苏联“和平”号空间站太阳能帆板被碎片撞击成这幅样子。图源：中国科学院云南天文台
2021年，SpaceX的猎鹰9号火箭“一箭143星”，刷新了世界纪录。SpaceX的“星链”互联网星座，计划发射多达4.2万颗卫星，目前在轨已超过7000颗。
科学家估计，物体的数量增加一倍，碰撞几率就会增加四倍。
1978年，美国科学家唐纳德·凯斯勒提出“凯斯勒效应”：近地轨道物体密度达到一定程度后，碎片之间相撞会形成更多的碎片，导致更多撞击，恶性循环最终使近地轨道完全被太空垃圾覆盖。
无论是载人航天器还是无人卫星，都面临着太空碎片的威胁。每年，航天器必须多次进行轨道调整，以避免与这些高速飞行的碎片相撞。这种调整不仅消耗燃料，还影响航天任务的正常运行。
我国发现太空碎片的预警时间比以前多了5倍
想要躲开太空碎片，就先得看见它们。2023年9月21日，在“天宫课堂”第四课上，空间站里的景海鹏回答内蒙古学生关于太空垃圾的提问时说，“我们经常透过空间站的舷窗去看，甚至还用望远镜去找，不过到目前为止，还没有发现太空垃圾的踪影。”
不过，看不到不代表没有。某些碎片极其难以辨别，暗淡到只有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。
根据林西强在神十九新闻发布会上所透露的，与空间站运行初期相比，我们发现碎片的预警时间多了5倍，能让我们很从容地加以应对。这是怎么做到的呢？
胡海鹰（中）与同事在车间讨论型号研制问题。图源：中国科学报
2021年4月，试验六号03星发射升空入轨，标志着我国建成了首个具有完全自主知识产权的天基空间环境探测系统。据试验六号总设计师、中科院微小卫星创新研究院副院长胡海鹰介绍，目标碎片就像海洋中的鱼，我们首先要确保看得到，能区分出它们是什么，追踪其行迹，然后计算、预测其轨道，才能将它“管”起来。
而据闻新透露，我国的雷达电子技术近年来突飞猛进，包括试验六号在内的先进探测技术获得应用，让中国有了太空边疆的“安全卫士”。
“原来我们很难看清太空里1-10厘米尺寸的碎片，但是这种碎片的破坏力是不容小觑的。我们尽量让航天器避开太空碎片多的地方，就像我们刮风下雨天尽量少出门一样。”闻新说，“现在预告精度提高了，我们对空间站和航天员的安全就放心多了。”
一旦发现对空间站有威胁的碎片，怎么办？景海鹏在《天宫课堂》上说，会通过轨道机动等措施进行主动规避。
国际空间站被碎片撞出的洞。图源：央视军事
“中国空间站为了保证安全采取了很多措施，主要是三种手段。”中国航天科技集团专家李学东介绍道。
手段之一：被动防护。在舱外安装一些防护装置，来抵御微小碎片的撞击。这种装置在发射前就已经安装好了。但是鉴于如今空间碎片空前密集的恶劣的情况，神十八、神十九乘组要在舱外对装置进行加固，进一步确保空间站的安全。
手段之二：主动规避。对于空间碎片进行预测、编目，通过轨道计算提前发现哪些空间碎片有与空间站发生交会的风险，让空间站主动变轨来规避来袭碎片。
手段之三：应急处置。如果空间站真的因为碎片撞击导致密封舱的泄露，航天员要火速堵漏，不能让密封舱空气继续泄露。这对于航天员的心理素质和应急突发处置能力，是一个严峻的考验。
“事实证明，微小碎片的确很难预报和观测，通常只能采用硬扛的办法。对于一些特别敏感的重要设备，还要进行单独加固。”国际航天专家雨广告诉潮新闻记者，“一旦被撞，如果舱内泄露速度比较快，那就确实需要紧急撤离了。”
如果发现碎片实在避不开，航天员可以紧急进入非常坚固的飞船返回舱，随时准备返回地球。近年来，国际空间站就曾发生过这一幕。
神十七航天员汤洪波在空间站组合体舱外作业。图源：新华社
如何保障航天员出舱活动的安全？“出舱前，对于轨道前方进行仔细探测排查，一旦发现与其它物体轨道相交，就不在这个时间段出舱。”雨广解释说。
太空垃圾危机面前，全人类亟需精诚合作
如何清理太空垃圾，变得迫在眉睫。各国已采取多种措施应对。
预防式设计：新一代火箭和卫星，普遍要求设计时考虑“任务寿命到期后能自行脱轨”或进入专用“坟场轨道”，避免成为长期垃圾。
空间态势感知（SSA）与追踪系统：美、俄、欧盟、中国等都建立了自己的空间目标监控雷达和光学传感网络，可实时监测并精准预警碎片靠近。
用网捕获太空垃圾的设想图。图源：欧洲空间局
垃圾主动清理技术探索：研究低成本、高效益的太空碎片清除技术，发射“垃圾捕捉卫星”、拖网卫星或使用激光推力器制造轨道阻力迫使碎片坠毁。近年来，多国正在推进机器人臂回收、磁吸移除等科幻般的项目。
国际法与合作：联合国外空条约、空间碎片减缓准则等国际协议对新发射任务提出限制和指导，强调“可持续利用太空利益全人类”。
雨广向潮新闻记者提出了一个重要问题——太空碎片的清除，技术非常复杂、成本很高，却是一件短期内看不到直接收益的事。据悉，单次清除任务的费用动辄数千万甚至上亿美元。“谁来买单、谁来做？那么多钱和精力投进去了，本国航天器并不一定获得收益，获益的可能是别国。”雨广认为，这将考验全人类的责任感和团结程度。
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