中国航天惊险一幕:神二十飞船舷窗突现裂纹,“元凶”竟是它!

11月30日,央视《面对面》播出《太空应急20天》。
据悉,此前11月5日,神舟二十号返回任务被按下紧急暂停键。计划返回前一天对飞船返回舱的例行检查中,神舟二十号航天员乘组发现舷窗的边缘有一个局部的异常现象。
中国航天科技集团五院载人飞船系统总设计师贾世锦第一时间收到现场照片:有一个三角形的痕迹。

最终,任务总指挥部明确神舟二十号飞船不满足载人返回条件,为了安全起见,航天员乘组选择了用神舟二十一号飞船回来。
那么,裂纹是怎么回事呢?
飞船系统总设计师贾世锦表示,造成这个裂纹的最大可能性,应该就是空间碎片。
空间碎片,也常被称为“太空垃圾”,指的是所有在地球轨道上漂浮的人造废弃物体。它们是人类航天活动留下的“遗产”,只不过已经失去功能、无法继续工作。有人形象地把它们比作太空中高速飞行的“暗器”,对正常运行的航天器构成不小的威胁。

需要说明的是,像神舟二十号这样的飞船,在设计时就已经充分考虑了安全性,玻璃的硬度和厚度都是经过严格测算的,本身并没有问题。
那这些空间碎片是从哪来的呢?来源其实很多:比如早期火箭上面级残留的推进剂发生爆炸、报废航天器之间意外碰撞、人为进行的反卫星试验,还有那些退役后滞留在轨道上的卫星、火箭残骸,以及航天任务中脱落的零件等等。另外,航天器长期在轨运行时,表面的涂层、隔热材料、太阳翼边缘等,在原子氧侵蚀、温度剧烈变化和微流星体撞击下,也会逐渐剥落,形成大量微小碎片。
随着人类发射的航天器数量不断增加,空间碎片也在持续积累。据统计,目前至少有3000吨以上的空间碎片在地球周围高速飞行,而且数量还在以每年2%到5%的速度增长。

空间碎片的破坏力主要来自速度,而不完全是体积。哪怕只是一粒几毫米大的金属屑,质量可能只有几克,但在每秒7.9公里的高速下,它的动能不亚于一颗子弹,足以打穿航天器的外壳、管路或舱壁,严重时甚至可能引发连锁破坏。
空间碎片已经成为全球航天活动面临的共同挑战,许多国家的航天器都曾受到其威胁。
1996年,法国“樱桃”通信卫星就被多年前“阿丽亚娜”火箭留下的一块碎片击中,导致卫星上一个观测设备损坏,运行轨道也发生偏移;
2018年8月30日,国际空间站俄罗斯联盟号MS-09飞船的轨道舱被太空碎片击穿,留下一个直径约2毫米的小孔,造成舱内空气泄漏。当时宇航员正在休息,所幸没有人员伤亡;
2021年5月,国际空间站的加拿大机械臂2号也被一块未被监测到的碎片击中,保护层被撕开一个直径约10毫米的洞。好在机械臂的核心功能没受影响,但这次事件也让地面团队意识到“盲区碎片”的潜在危险。

为了应对空间碎片,中国空间站也采取了一系列措施:持续提升空间站和低轨小目标轨道精确预报能力,对在轨航天器舱外状态进行常态化高分辨率拍摄巡检,持续安装舱外碎片防护装置,不断增强空间碎片预警能力、空间碎片撞击感知能力等。
如今,防控空间碎片已成为航天器设计的重要理念之一。通过优化结构设计、使用防爆燃料贮箱、减少外露部件等方式,可以从源头上控制碎片的产生。
此外,减少空间碎片也需要国际协作和相关法律法规的支持。1995年6月,中国国家航天局正式加入了“机构间空间碎片协调委员会”,这是目前国际上唯一专门研究和协调空间碎片问题的组织。
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