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据中国载人航天工程办公室介绍，神舟二十号载人飞船疑似遭受小型空间碎片撞击，影响评估和风险评估正在进行中。为确保航天员健康安全和任务圆满成功，经研究决定，原定于11月5日实施的神舟二十号返回任务延期。随着人类太空活动日益频繁，空间碎片问题更加突出。太空碎片是如何形成的？这会给航天器带来什么威胁？中国空间站如何应对“太空隐患”？什么是太空碎片？太空中有很多吗？空间碎片是指在轨道上但发生故障、失去控制或停止运行的所有人造物体及其碎片。它们主要来自失败的卫星、火箭碎片、爆炸的坠毁碎片以及人造实验产生的碎片。如果低地 orbit比作高速公路，越来越多的太空碎片就像留在路上的失事汽车一样，也称为太空垃圾。图片来源：央视新闻航天科技集团五院空间站空间防护设计师严军表示，空间碎片实际上是人造的，空间碎片主要类型有以下几种：1、故障卫星； 2.操作碎片，例如在太阳能电池板展开过程中会掉落的一些爆炸螺栓。 4.固体发动机火箭发射时携带大量颗粒碎片。图片来源：中国科学院国家天文台 自1957年发射第一颗人造地球卫星以来，空间碎片呈现快速增长趋势。数据显示，到2024年，地球轨道上将有超过44000个可连续监测的较大空间碎片；尺寸超过 1 厘米并对航天器构成潜在威胁的空间碎片数量 i估计超过100万。毫米级以上的空间碎片总数高达数亿个。这些碎片的行进速度通常接近初始宇宙速度（约 7.9 公里/秒）。它们的动能巨大，撞击的破坏力不容小觑。与2006年的数据相比，小型空间物体（主要是空间碎片）的密度增加了近五倍。因此，如何加强对航天器的防护已成为全球空间活动研究的重要焦点和技术方向。虽然大多数太空碎片都很小，但它的飞行速度是子弹的20倍，对轨道交通造成许多危害。据公开报道，已有超过16颗卫星因碎片撞击而发生故障或异常。全球卫星每年被机动避开太空碎片超过 100 次。国际空间站总共进行了 29 次机动以避免空间碎片的影响。目前，对于10厘米以上的大块碎片，航天器通常采用主动回避技术，通过调整轨道来避开可能的碰撞路径。一块多大的碎片会对航天器造成损坏？躲避太空碎片有多难？ “别看这些小碎片，它们是有害的。厘米级的太空碎片就能对航天器造成彻底损坏。”国家航天局空间碎片监测与应用中心副主任刘静介绍说。刘静解释说，空间碎片的平均撞击速度为每秒10公里。因此，厘米级碎片产生的动能相当于一辆汽车以每小时50至60公里的速度撞击卫星。刘静表示，由于这些碎片的速度比较快，不同大小的碎片都会对航天器造成损坏。较大碎片的撞击会导致航天器破裂，解释颂歌，并瓦解结构。小碎片的累积效应会改变部件的性能，导致航天器性能下降或功能失效。此外，厘米级碎片很难追踪。 “目前，美国等空间碎片跟踪能力较强的国家可以完全跟踪最小尺寸仅为10厘米左右的碎片。”刘静说。与此同时，我们还必须警惕太空碎片坠落的威胁。刘静表示，低轨卫星由于大气阻力，高度逐渐降低，最终坠落。秋季活动几乎每天都会发生。当较大的卫星坠毁时，未受干扰的碎片可能会落到地球上，给地球上的人们造成生命和财产损失。快速“闪避”以避免空间碎片并不容易。有必要建立完善的空间碎片监测预警网络。主动预防行动一般依赖于e 协调三个环节：一是通过全天候、全球天地协同监测系统持续监测空间碎片位置和轨道；其次，利用计算系统预测空间碎片是否可能与航天器相撞，并形成规避计划；最后，航天器自身的推进系统进行变轨操作，避开危险轨道。每次避让都需要精确的计算，以最小的油耗达到最大的避让效果，同时减少对太空任务的影响。它不仅仅是试图兜售地面控制系统的响应能力，同时也对航天器本身提出了更高的性能要求。中国空间站是如何处理太空碎片的？视频来源：新华社 面对多、小、难用的小空间间隙，被动防护是主要应对方法。所谓被动防护主要是安装空间碎片防护装置是航天器的“武器”，提高其抵御碎片影响的能力。此类防护装置一般采用多层复合结构，包括高强度金属外壳、一层吸能材料和隔热缓冲层。保护层的厚度和结构会根据不同的航天器部件和威胁程度而变化。在密封舱等关系到宇航员安全的关键区域，防护等级是最高的。由于太阳翼等结构面积较大的部件很难得到充分保护，因此常常采用冗余设计，以避免影响整体性能的单点故障。航天科技集团五院空间碎片防护设计师颜军表示，随着材料科学的进步，空间碎片的防护将逐渐采用一些新方法。s。例如，最初的天宫一号和天宫二号使用了所谓的鞭打保护屏，由两层金属板保护。然而，在空间站设计过程中，我们也发现采用这种防护结构设计的空间站达不到设计指标。后来采用纤维材料和金属材料将其结合起来，将这一先进技术带到了太空。在空间站防护设计中，空间站满足设计要求。近年来，中国空间站不断优化和完善空间站碰撞预警和避碰实施流程，提高空间站主动避碰能力；另一方面，科研团队进一步梳理了空间站外部易受空间碎片破坏的薄弱环节，研发并安装了防护装置进行加固，2024年5月28日当天，空间站神舟十八号的ew首次完成防护装置安装，耗时约8.5小时。截至神舟二十号第二次出舱时，航天员已在空间站外安装了7次空间碎片防护装置，为天河核心舱和问天、梦天实验舱外的许多重要管道、部件和设施提供了保护。此外，科研团队还部署了舱室空间撞击和泄漏监测定位系统，不断优化和完善空间应急预案；它开发了压力应急响应系统，使宇航员的维修时间增加了五倍。我国还定期在中国载人航天工程网站发布轨道参数，加强国际合作，与主要国家相关机构建立飞行安全沟通机制世界各国及时交换和共享相关信息，共同维护在轨航天器安全。如果太空碎片真的撞击空间站怎么办？科研人员为空间站设置了“掩护技能”：利用空间站上部署的舱内撞击和泄漏跟踪定位系统，结合相应的应急预案和应急响应系统，可以大大提高宇航员处理错误的效率。航天员可以通过舱外检查、热控系统监测、电路测试等方式快速搜索受损区域，并在地面引导下进行结构加固、线路更换等操作。国际社会为消除“太空垃圾”做出了哪些努力？当遇到杂物堵塞道路时，卫星作业是否也可以像在高速公路上一样呼叫“拖车服务”？为了实现这一愿望，世界主要航天强国正在积极开展空间碎片清除技术研究，并提出了各自的清除方案。一般来说主要有两类：第一类是接触式的，比如机械臂捕捉、安装脱轨装置等；第二类是非接触式的，比如利用激光或者离子束来移动。这两类清除方法有着相同的目标，那就是让碎片离开当前轨道，进入大气层燃烧。当前，在各类在轨试验的技术可行性得到共同解决的基础上，经济可行性的需求也越来越迫切。认为如果“拖车服务”的成本高于卫星被击中风险造成的损失，那肯定没有吸引力。 2017年，日本宇宙航空研究开发机构发布的空间碎片清除委员会公告中，除了要求清除系统和基本技术解决方案外，还要求o 明确提出索取商业可行性计划。随着越来越多的航天科技公司加入这一赛道，空间碎片离境的商业形象也逐渐浮现。日本Sky Perfect公司表示，将开发一颗利用激光清理太空碎片的卫星，并计划于2026年投入运行。欧洲航天局已投资8600万欧元购买瑞士初创公司“清洁空间”的服务，并计划于2025年发射一艘特殊航天器，用于演示和验证大型报告。清除卫星碎片的技术。空间碎片清除不仅是航天新经济产业，而且带动了空间目标捕获、高性能推进和装配控制等高科技技术的发展，为未来大规模利用太空奠定了基础。目前，我国也在积极研发相关技术，以空间实验室为新业态。航天经济在《2021航天中国》白皮书中，不断培育和提升航天产业规模效率。未来，空间碎片清除的市场价值将日益凸显，空间碎片清除企业将成为航天产业链的重要环节。来源：国家航天局、新华社、人民日报、央视新闻编辑
