神舟二十號航天員乘組搭乘神舟二十一號載人飛船返回艙,于東風著陸場順利著陸。陳冬、陳中瑞、王杰三位航天員全部安全出艙,健康狀況良好。此次返回過程中,神舟二十號飛船原定返回艙因舷窗玻璃出現細微裂紋,經評估不滿足載人安全返回條件,最終乘組改乘神舟二十一號飛船返回地球。
引發此次返回艙異常的“罪魁禍首”極有可能是空間碎片。看似空曠的太空,實則暗藏危機。除了天然存在的微流星體,人類航天活動產生的空間碎片數量更為龐大,這些被稱為“太空垃圾”的物體,包括失效衛星、廢棄火箭末級、未燃盡的燃料顆粒、航天事故殘骸,以及從航天器上脫落的零件、隔熱材料,甚至航天員艙外作業時遺失的工具等。碎片之間的碰撞還會產生更多次級碎片,形成連鎖反應。
低軌道碎片受稀薄大氣阻力影響會逐漸降軌,最終在大氣層中燒毀;但高軌道碎片可能長期存留。例如,蘇聯1972年發射失敗的“宇宙-482”金星探測器著陸艙,在地球軌道運行53年后才墜回大氣層。這種長期滯留的特性,使得空間碎片對航天活動的威脅持續存在。
空間碎片的破壞力源于其高速運動。包括航天員和航天器在內,所有物體均以接近每秒8公里的第一宇宙速度繞地球飛行,是步槍子彈速度的10倍。盡管航天員出艙時看似緩慢飄動,實則與空間站等設備速度一致。若軌道交叉,碰撞的沖擊力堪比車禍。碎片攜帶的動能與其質量和速度平方成正比,大尺寸碎片可能擊穿航天器外殼或控制系統,導致爆炸、解體或軌道偏離;小碎片則可能造成撞擊坑,損傷太陽能板或供電線路。
對于艙外作業的航天員,其航天服防護能力較弱,毫米級碎片即可擊穿防護層,危及生命。若碎片破壞返回艙防熱涂層,返程時可能因高溫導致結構失效。因此,空間碎片已成為載人航天必須面對的重大挑戰。
為應對這一威脅,現代航天器設計從源頭減少碎片產生,例如采用防爆燃料箱、減少外露部件,并在退役時主動變軌或進入“墓地”軌道。對于已存在的碎片,航天器主要依賴監測預警系統規避大尺寸碎片。通過光學觀測、雷達技術和圖像處理,可追蹤碎片位置和速度,建立軌道數據庫。若碎片尺寸超過10厘米,航天器會主動調整軌道避讓。
然而,大量小型碎片難以觀測,頻繁變軌消耗燃料不現實,此時“硬抗”成為唯一選擇。長期駐人的空間站需強化防護結構。國際空間站采用惠普爾防護罩,由外層金屬薄板、中間空隙和內層厚板組成。碎片撞擊外層后粉碎,碎片在空隙中散開,能量大幅衰減,難以穿透內層。中國空間站則使用復合材料填充式防護結構,結合高強度材料和能量吸收層,既減輕重量又提升抗沖擊性能,已應用于天和核心艙及問天、夢天實驗艙。
空間站防護并非“一刀切”,而是根據部件重要性分級。密封艙等航天員生命保障區域防護等級最高,推進系統和供電設備次之,太陽翼等大面積部件則通過冗余設計降低風險。航天員在軌維修也是防護體系的重要環節。此前,神舟十七號乘組完成了中國航天首次艙外維修任務,神舟十八號、十九號乘組在安裝防護裝置時同步巡檢設施設備。神舟二十號乘組的重要任務之一,便是繼續為空間站“披甲”。
此次返回艙異常事件,凸顯了中國載人航天嚴謹的安全意識和高效的應急機制。自神舟十二號任務起,中國采用“發一備一”滾動備份模式,確保隨時有備用飛船可執行救援任務。即使神舟二十一號無法使用,地面待命的神舟二十二號飛船也可緊急升空,保障航天員安全返回。













