神舟20号紧急推迟返回!疑似遭撞击,太空藏着多少“隐形杀手”?
2025年11月5日,中国载人航天工程办公室发布通告:神舟二十号返回计划推迟,原因是飞船疑似遭遇了微小轨道碎片撞击。任务团队正在进行影像分析与舱体状态评估,以确保返回安全。
这是从2003年神舟五号开启中国载人航天时代以来,第一次有神舟飞船突然改变发射或者返回的计划。当然,这件事本身不需要太担心,因为神舟任务一直采用备份制。即使神舟二十号损毁严重,刚刚发射升空的神舟二十一号和随时待命的神舟二十二号,还是可以带神舟二十乘组安全回家的。不过这件事已揭示了一个不能再被忽视的问题了:太空垃圾,将会是影响未来人类探索宇宙的障碍。
太空垃圾真不少
从1957年苏联发射的人类首颗卫星“斯普特尼克1号”开始,太空就不再像我们想象的那般空旷了。
根据最新数据,人类已经在地球轨道上遗留了超过6600吨的太空垃圾。它们来源多样,有的是“寿终正寝”的失效卫星,还有运载火箭的残骸,以及航天器在轨期间因碰撞或爆炸产生的无数碎片。
如果根据碎片的大小,可以分成直径大于10厘米的大型碎片,和直径1毫米至10厘米的小型及微型碎片。根据估计,大型碎片约有3.5万至3.7万件,它们虽然大,但反而比较容易被监控,可以被类似美国空间监视网这样的地面雷达网络持续追踪。
反而是那些看起来不起眼的小型碎片,由于不容易被监控,反而更加危险。根据估计,地球的上空有着超过1.3亿件的小型碎片,其中仅1毫米至1厘米的碎片就可能高达数亿件。
按道理来说,太空中的碎片互相会碰撞,或者掉入大气层摩擦消失,数量应该会慢慢减少。但近年来商业卫星星座的快速扩张,就比如马斯克的“星链”卫星计划,正以每月数百颗的速度向近地轨道发射卫星。而“星链”的策略就是快速发卫星,快速的更新迭代。所以每颗卫星的寿命都不长,平均寿命只有5年。当这些卫星报废之后,就成为了新的太空垃圾。
预计到2030年,在轨卫星数量将突破10万颗。这不仅加剧轨道拥挤,更在制造新的垃圾源。
如子弹般的太空垃圾
如果在地球上,一块1厘米的铁片完全可以忽略不计,哪怕是回收垃圾的人可能也不会注意。但是在太空中,一颗直径仅1厘米的金属碎片,以每秒7~8公里的速度飞行,其撞击动能相当于一颗手榴弹。这样的“子弹”足以击穿航天器外壳,威胁航天员生命。
而历史上,其实已经发生多起由太空垃圾引发的重大事故了:
2009年,美国的“铱星-33”与俄罗斯废弃卫星“宇宙-2251”在西伯利亚上空相撞,这是人类历史上首次在轨卫星碰撞事件。事故产生了超过2200块可追踪的大型碎片和数十万小型碎片,形成了一个持续扩散的“碎片云”,最终的结果是迫使国际空间站多次进行紧急变轨,以规避这些新产生的太空垃圾。
2023年,俄罗斯太空总署进行了一次反卫星武器实验,在地面上俄罗斯发射了一枚直接上升的导弹(DA-ASAT) ,而它的“靶子”是一颗名为“宇宙-1408”的废弃军事侦察卫星。实验非常
成功,随即在爆炸周围产生了1500多块可追踪的太空碎片,它们随后又可能变成数十万块较小的轨道碎片。因为这次实验,国际空间站与中国空间站不得不“打方向盘”,又一次进行了被迫紧急规避。
国际空间站每年都需要执行数次规避机动,以躲避来袭的碎片。假如太空垃圾真的碰撞到了在轨的卫星或者太空站,轻则导
致在轨卫星功能失效,缩短卫星寿命,甚至发射任务失败;重则就是站毁人亡,让宇航员因为碎片永远留在太空。
由于现在太空垃圾实在太多了,科学家担心会不会出现”凯斯勒现象“(Kessler Syndrome),也就是当轨道上的碎片密度达到一个临界点后,一次碰撞产生的碎片会引发连锁反应,导致更多碰撞,最终使特定轨道完全无法使用。人类用报废的卫星和航天飞船,让自己”作茧自缚“。
清理太空垃圾不容易
当然,不管是哪个国家的航天局,都不希望这样的事情发生,毕竟太空只有一个。面对日益严峻的太空垃圾问题,世界各国航天机构和商业公司正在积极探索解决方案,总结下来就是“动手清理”和“制定规则”。
很多国家和商业机构,都在开始“动手清理”太空垃圾。就比如欧洲航天局与瑞士一家初创公司合作推出了“ClearSpace-1任务”,计划在未来发射一个航天器,它会用四个机械臂机器,去捕获一块重约100公斤的火箭残骸,并将其拖入大气层烧毁。
还有公司借鉴了“捕鱼”的方法,准备在太空“撒网”。英国主导的RemoveDEBRIS任务,在2023年成功测试了用网捕捉和鱼叉穿刺碎片的技术。不过当这台机器发射到太空之后,它的减速帆无法正常展开,导致的结果它变成了一个新的太空垃圾。
至于在“制定规则”上,其实早在1967年,联合国主持下就已经发布了《外层空间条约》,明确各国对发射物负责,并推动“25年规则”——即卫星退役后应在25年内离轨,可惜“管杀不管埋”的事情还是太多了。
美国2023年通过法案,拨款1.5亿美元支持碎片清除示范项目。多国联合建立的监测网络与数据库,也在为规避碰撞提供数据支持。至于我国,2016年发射的“遨龙一号”飞行器是全球首个主动碎片清除实验项目,飞行器搭载的机械臂成功模拟抓取太空碎片,并引导其再入大气层烧毁,验证了捕获、离轨等关键技术。另外,我国还在激光技术上有了突破,中国空军工程大学等机构提出天基激光站方案,通过激光辐照能使小尺寸碎片减速或分解,从而降低太空垃圾对轨道的危害。
不过无论是我国还是其他国家,目前都没有大规模的部署商业化清除任务。主要的原因还是经济成本和技术成熟度。毕竟相比把卫星送上去,把卫星“打下来”似乎没有什么受益。不过作为负责任的航天大国,中国国家航天局设立了专门的空间碎片行动计划,预计2030年前后可以实现常态化的太空清除工作。
再次回到这次事件。从11月4日的“按原计划返回”到11月5日的“推迟返回”,虽然时间只有一天,但可以想象相关人员和机构会在这一天内有过多少讨论和决策,这一天会是如何紧张度过的。不过这件事能够大大方方向外界公布,其实已经证明了我国航空技术的成熟和自信。
不过自信从容的背后是无法回避的严峻现实。神舟二十号的遭遇不是第一次,也绝不会是最后一次。太空垃圾已从一个理论上的风险,转变为对所有太空参与者的切实威胁。保护太空环境,就和保护地球环境一样刻不容缓。未来,人类的太空事业必须走上一条“预防”(如设计易于离轨的航天器)+“治理”(主动清理)并重的道路,全球的航天人共同合作,才能确保整个人类探索星辰大海的征途更加长远和安全。
正如一位航天人所言:“我们探索太空,不是为了留下垃圾,而是为了带走文明。”
参考资料:
[1] Aglietti, Guglielemo. "The active space debris removal mission RemoveDebris. Part 2: In Orbit Operations" (PDF). Acta Astronautica. 168: 310–322. doi:10.1016/j.actaastro.2023.09.001. S2CID 203125813.
[2] George Dvorsky. Astronauts Forced to Take Shelter as Debris Cloud Threatens Space Station. Gizmodo.
[3] [科普中国]-“宇宙-1408航天器”解体,会威胁正在太空中的人类吗?
https://cloud.kepuchina.cn/newSearch/imgText?id=6969204916744343552
[4] 【新华社】拿什么应对“空间垃圾”?
https://www.sastind.gov.cn/n152/n324027/n332814/c333267/content.html
[5] 人民日报. 太空也需要“清道夫”(科技大观).
https://paper.people.com.cn/rmrb/html/2023-07/29/nw.D110000renmrb_20230729_2-17.htm
[6] 澎湃新闻. 7000多吨垃圾,太空污染远比你想象的要严重的多!
https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_5193034
[7] 中国载人航天工程网. 神舟二十号载人飞船返回任务将推迟进行.
https://www.cmse.gov.cn/xwzx/202511/t20251105_57040.html
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