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空间碎片从何而来?有何危险?科普来了

来源:论世知人网-工人日报
2026-03-19 02:24:35
\u003cdiv class=\"rich_media_content\"\u003e\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e\u003cstrong\u003e科普|如何应对肆虐的空间碎片?\u003c/strong\u003e\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e11月25日12时11分,在酒泉卫星发射中心,神舟二十二号飞船成功发射;15时50分,飞船成功对接于空间站天和核心舱前向端口。在中国载人航天工程首次应急发射任务圆满成功后,中国航天报社记者专访了北京理工大学教授张景瑞,“通过这次事件的成功处置,我们看到了中国航天应对突发险情的成熟能力。同时,也敲响了空间碎片的治理警钟。”他总结道。\u003c!--MID_AD_0--\u003e\u003c!--EOP_0--\u003e\u003c/p\u003e\u003c!--PARAGRAPH_0--\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e\u003cstrong\u003e\u003c!--AIPOS_0--\u003e从何而来\u003c/strong\u003e\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e所谓空间碎片,通俗讲就是太空里的“流浪者”——失去功能、仍在太空高速飞行的人造物体。它们可能是报废卫星、火箭的残体,也可能是航天器在轨活动中产生的零散部件。虽已失去功能,但这些碎片依旧遵循天体力学原理,以每秒几公里的速度在轨道上穿梭,如同漂浮在宇宙中的“暗器”,对在轨航天器与空间站构成致命威胁。\u003c!--MID_AD_1--\u003e\u003c!--EOP_1--\u003e\u003c/p\u003e\u003c!--PARAGRAPH_1--\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e要摸清这些“流浪者”的来历,需从四类形成场景说起:\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e第一类:“退役滞留者”\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e当报废卫星和用完的火箭级完成任务后,若未及时实施离轨或抬高到“墓地轨道”,它们就会一直留在原来的轨道附近,变成大块的空间碎片。\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e第二类:“任务遗落物”\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e发射过程中的级间连接环、整流罩、小型适配器,卫星释放时的螺栓、盖板,乃至舱外作业中遗失的工具、螺母,这些物体一旦脱离母体,就会独立绕地球飞行,化身“致命隐患”。\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e第三类:“爆炸与碰撞产物”\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e这也是历史上空间碎片激增的主要来源之一。有的是早期火箭上面级残余推进剂、自燃导致的非计划爆炸,有的是报废航天器之间的非控制碰撞,还有人为的反卫星试验。\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e第四类:“慢性剥落物”\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e航天器长期在轨运行时,表面涂层、绝热材料、太阳翼边缘会在原子氧侵蚀、热循环以及与微流星体撞击下逐渐剥落,形成大量微小碎片。\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e\u003cstrong\u003e\u003c!--AIPOS_1--\u003e有何危险\u003c/strong\u003e\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e不同轨道高度上,碎片造成的威胁与清除难度也截然不同。近地轨道是各种遥感卫星、空间站和大型星座集中的区域,也是空间碎片最密集的“重灾区”,大气阻力虽然能慢慢清除部分碎片,但不断有新的碎片产生;中轨道主要是导航卫星所在高度,一旦产生碎片寿命会更长、清除更难;地球同步轨道则是通信卫星的“黄金轨道”,那里的碎片数量相对较少,但几乎没有自然衰减机制,所以通常会通过把报废卫星抬高到“墓地轨道”的方式来降低对工作轨道的影响。\u003c!--AI_AD_1000--\u003e\u003c!--MID_AD_2--\u003e\u003c!--EOP_2--\u003e\u003c/p\u003e\u003c!--PARAGRAPH_2--\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e从尺寸上,空间碎片可分为三类:\u003c/p\u003e\n\u003cul style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e\n\u003cli\u003e\n\u003cp\u003e直径大于10厘米的大碎片可通过地面设备观测,科学家能提前规划航天器实施规避;\u003c/p\u003e\n\u003c/li\u003e\n\u003cli\u003e\n\u003cp\u003e1厘米-10厘米的中等碎片则处于“检测盲区”,难以通过雷达或望远镜观测;\u003c/p\u003e\n\u003c/li\u003e\n\u003cli\u003e\n\u003cp\u003e而小于1厘米的微小碎片,更如同“隐形子弹”,虽然体积小,但却能凭借超高速度对航天器造成严重损伤。\u003c/p\u003e\n\u003c/li\u003e\n\u003c/ul\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e“空间碎片的破坏力,关键在速度而非体积。”张景瑞做了个形象的比喻:一粒直径几毫米的金属碎片,质量可能仅有几克,但在以每秒7.9公里的速度飞行时,它的动能相当于一枚高速子弹,足以击穿航天器的结构件、管路或舱壁,甚至引发连锁损伤。近年来,\u003c!--SECURE_LINK_BEGIN_0--\u003e国际空间站\u003c!--SECURE_LINK_END_0--\u003e就多次遭遇此类“偷袭”:\u003c!--MID_AD_3--\u003e\u003c!--EOP_3--\u003e\u003c/p\u003e\u003c!--PARAGRAPH_3--\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e2018年8月30日,国际空间站俄罗斯联盟号MS-09飞船轨道舱被太空碎片撞击,留下直径约2毫米的小孔,导致舱体空气泄漏。事件发生时宇航员正在休息,未造成人员伤亡;\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e2021年5月,国际空间站加拿大机械臂2号被未监测到的太空碎片击中,保护层被撕裂并留下直径约10毫米的穿孔,所幸未影响机械臂核心功能,但也让地面团队意识到“盲区碎片”的威胁;\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e2022年12月,联盟MS-22载人飞船因疑似碎片撞击导致热控系统冷却剂泄漏,散热功能失效,飞船被迫放弃返回任务。最终,俄罗斯航天局与NASA均认为事件由碎片撞击引发……\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e\u003cstrong\u003e\u003c!--AIPOS_2--\u003e如何防范\u003c/strong\u003e\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e空间微小碎片的防范问题,已成为全球航天领域所面临的共同挑战。为此,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。\u003c/p\u003e\n\u003cfigure class=\"image\"\u003e\u003c!--IMG_0--\u003e\n\u003cfigcaption contenteditable=\"false\"\u003e\u003c/figcaption\u003e\n\u003c/figure\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e\u003cspan class=\"font-small\" style=\"font-size: 14px\"\u003e▲航天员出舱执行空间站空间碎片防护装置及舱外辅助设施安装、舱外设备设施巡检等任务(来源:中国载人航天官网)\u003c/span\u003e\u003c/p\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e“应对空间碎片风险,可分为感知、规避、处置、复盘四步。”张景瑞进一步介绍。对尺寸超过10厘米的大型碎片,可进行“\u003c!--SECURE_LINK_BEGIN_1--\u003e态势感知\u003c!--SECURE_LINK_END_1--\u003e”,科学家会为其标注专属“身份信息”,依托覆盖全球的监测网络,能够实时追踪碎片的运行轨迹,精准掌握航天器周边空域的安全动态。一旦预判到可提前预警的碰撞风险,则首先采取“规避优先”策略,通过调整航天器轨道的方式,主动避开潜在威胁。若不幸发生碰撞损伤,要第一时间将乘员安全放在首位,在确保人员无虞后,迅速隔离出现故障的舱段或设备,防止风险进一步扩散。事后则需要深入复盘撞击碎片来源、轨道特征,同步排查防护体系中的薄弱环节,从而优化航天器的设计方案与运行流程,为后续任务筑牢更坚实的安全屏障。\u003c!--MID_AD_4--\u003e\u003c!--EOP_4--\u003e\u003c/p\u003e\u003c!--PARAGRAPH_4--\u003e\n\u003cp style=\"margin-bottom: 20px; margin-top: 5px; text-align: justify\"\u003e“如今,空间碎片已不仅仅是航天工程问题,而是关乎国家安全、经济安全与人类航天可持续发展的全球议题。”张景瑞呼吁道,希望各国携手制定更具约束力的国际行为准则,对高风险行为形成广泛共识和约束,共建统一的“太空交通规则”,为人类航天事业的长远发展留足空间。\u003c/p\u003e\u003cp class=\"luokuan\" style=\"text-indent: 0\"\u003e\u003cstrong\u003e来源:中国航天报\u003c/strong\u003e\u003c/p\u003e\u003cp class=\"luokuan\" style=\"text-indent: 0\"\u003e\u003cstrong\u003e作者: 王乐天\u003c/strong\u003e\u003c/p\u003e\u003cstyle\u003e.rich_media_content{--news-tabel-th-night-color: #444444;--news-font-day-color: #333;--news-font-night-color: #d9d9d9;--news-bottom-distance: 22px}.rich_media_content p:not([data-exeditor-arbitrary-box=image-box]){letter-spacing:.5px;line-height:30px;margin-bottom:var(--news-bottom-distance);word-wrap:break-word}.rich_media_content .qn-editor-copy p:not([data-exeditor-arbitrary-box=image-box]){letter-spacing:unset;line-height:unset;margin-bottom:unset;word-wrap:unset}.rich_media_content{color:var(--news-font-day-color);font-size:18px}@media(prefers-color-scheme:dark){body:not([data-weui-theme=light]):not([dark-mode-disable=true]) .rich_media_content p:not([data-exeditor-arbitrary-box=image-box]){letter-spacing:.5px;line-height:30px;margin-bottom:var(--news-bottom-distance);word-wrap:break-word}body:not([data-weui-theme=light]):not([dark-mode-disable=true]) .rich_media_content .qn-editor-copy p:not([data-exeditor-arbitrary-box=image-box]):not(.qn-editor-copy){letter-spacing:unset;line-height:unset;margin-bottom:unset;word-wrap:unset}body:not([data-weui-theme=light]):not([dark-mode-disable=true]) .rich_media_content{color:var(--news-font-night-color)}}.data_color_scheme_dark .rich_media_content p:not([data-exeditor-arbitrary-box=image-box]){letter-spacing:.5px;line-height:30px;margin-bottom:var(--news-bottom-distance);word-wrap:break-word}.data_color_scheme_dark .rich_media_content .qn-editor-copy p:not([data-exeditor-arbitrary-box=image-box]){letter-spacing:unset;line-height:unset;margin-bottom:unset;word-wrap:unset}.data_color_scheme_dark .rich_media_content{color:var(--news-font-night-color)}.data_color_scheme_dark .rich_media_content{font-size:18px}.rich_media_content p[data-exeditor-arbitrary-box=image-box]{margin-bottom:11px}.rich_media_content\u003ediv:not(.qnt-video),.rich_media_content\u003esection{margin-bottom:var(--news-bottom-distance)}.rich_media_content hr{margin-bottom:var(--news-bottom-distance)}.rich_media_content .link_list{margin:0;margin-top:20px;min-height:0!important}.rich_media_content blockquote{background:#f9f9f9;border-left:6px solid #ccc;margin:1.5em 10px;padding:.5em 10px}.rich_media_content blockquote p{margin-bottom:0!important}.data_color_scheme_dark .rich_media_content blockquote{background:#323232}@media(prefers-color-scheme:dark){body:not([data-weui-theme=light]):not([dark-mode-disable=true]) .rich_media_content blockquote{background:#323232}}.rich_media_content ol[data-ex-list]{--ol-start: 1;--ol-list-style-type: decimal;list-style-type:none;counter-reset:olCounter calc(var(--ol-start,1) - 1);position:relative}.rich_media_content ol[data-ex-list]\u003eli\u003e:first-child::before{content:counter(olCounter,var(--ol-list-style-type)) '. 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