神舟飞船遭到撞击,罪魁祸首显现?它是怎么来的,中国的救援狂甩欧美
太空里的威胁多半来自那些肉眼看不见的小东西,它们的速度比子弹快十倍,能轻松让一艘宇宙飞船陷入险境。
11月5日,神舟二十号载人飞船返回任务不巧被推迟,这消息一时间引起了全世界的关注。官方说法比较简短,也挺谨慎,说是“疑似遭到了空间里的微小碎片撞击”。
就在大家都盼着航天员顺利回家时,这突如其来的太空意外把所有安排都打乱了。而在这背后,藏着一个越来越不能忽视的问题,那就是空间碎片的危机。
神舟二十号发生“太空撞车惊魂”的事儿,起始于11月4日的清晨,那会儿大部分人还在梦乡里,北京飞行控制中心已经忙得不可开交了。
雷达画面上,一个不请自来的“访客”正以每秒8公里的速度冲向神舟二十号,那是1975年苏联“宇宙-778”卫星的抛物面天线碎片,已经在太空中飘荡了整整49年了。
这块编号“19825U”的碎片大小大概是10×8厘米,重量则是0.42公斤左右。
那会儿,它距离神舟二十号只有1.1公里,换算到太空的尺度,这差距就像鼻尖贴着鼻尖,简直就是个生死攸关的距离。
按照国际通用的规定,说两物体在轨道上的距离不到5公里,就得提前发出警报;要是缩短到不到1公里,那就得马上采取措施了。
北京飞行控制中心立刻做出了决定,4日凌晨2点48分发出了命令,要求神舟二十号飞船在300秒内把轨道升高了3.2公里。
这次躲避,虽然顺利避免了碰撞的危险,但飞船似乎还遭遇了微小碎片的击中,紧接着,官方宣布返程任务推迟,准备展开全面影响检测和风险评估。
太空碎片的吓人之处就在于它们那惊人的速度,国家空间探测技术的首席科学传播专家庞之浩解释说:“空间碎片的运动速度一般在7到10公里每秒,这样的高速碰撞会带来特别恐怖的破坏力。”
毫米大小的碎片可能会划伤航天器的舷窗和太阳翼,造成透光性能下降或供电效率变差;而几厘米的碎片就能直接穿透航天器的外壳,击穿燃料箱、管路等关键部分,导致泄漏甚至爆炸。
一块长10厘米的苏联天线碎片,以7.8公里每秒的速度飞过,动能算下来是1.28×10⁷焦耳,相当于大约0.3公斤TNT炸药的爆炸威力。
中国空间技术研究院在2019年做的一个公开实验显示,用相同能量的铝球撞击的话,能在3毫米厚的铝板上划出长达4厘米的裂缝。
对于在太空中漂泊的航天员来说,空间碎片那可是个大威胁,哪怕只是直径0.1毫米的小碎片,也有可能穿透航天服的保护层,搞得航天员受伤轻则,严重也不得了。
NASA轨道碎片项目办公室(ODPO)在10月31日的年度报告里说,目前直径10厘米以上的在轨物体已经超过了3.6万件,比2020年多了24%,而直径5毫米以上的碎片数量更是超过了130万,数量挺惊人的。
要是把地球当成一个球面来看,每平方公里大概有三块比较大的碎片在漂浮,这密度比北京五环内早高峰的车流还要多得多。
太空碎片主要来自我们人类的航天行动,不管是直接制造的,还是间接造成的。废弃的航天器和相关配件是空间碎片的最大、最直观的来源,占比超过40%,比如退役的卫星、火箭掉落的残骸,以及航天器解体后留下的碎片等。
航天任务里剩下的废弃物也挺重要的,这些碎片多数是在进行任务时不小心或者有意留下的东西,虽然个头不大,但数量可是相当可观。
更令人担忧的是,航天器相撞和爆炸引发的二次碎片,这也是碎片不断增多的主要原因。像2009年美俄卫星相撞,那次事变,仅几年时间就产生了超过2000块可以追踪的碎片。
应对太空碎片的压力,中国空间站打造了三层防护体系。
第一道防护就是“全球预警网”,我们国家航天局和美军第18太空防御中队搞上了数据共享,每天至少收到四次轨道信息更新,还会提前24小时发出红色预警。
第二道屏障就是“主动避让”,依照《飞行控制条例》的说法,一旦交会距离缩到5公里或更近,就可以启动应急措施,而且燃料储备还得保证“全年至少避开10次”这样的风险。
神舟二十号飞船这次升了3.2公里,用掉了大概11.4公斤燃料,这点燃料只占整个燃料的0.7%,对返回任务一点影响都没有。
第三道防线叫“结构硬扛”,天和核心舱能抵挡5毫米以下的碎片,基本上“穿不透”。遇到1厘米左右的碎片,它会通过调整姿态,借助设备散热翼和货运飞船来“挡住”。
神舟二十号因为太空碎片的缘故延迟归来,东风着陆场那边已经准备得妥妥当当了。
着陆场重点搭建“空地一体、立体合作”的多层次搜救体系,空中小分队、地面队伍、信息支援团队以及携带照明设备的无人机队伍都默契配合。
三架配备高功率LED灯组的系留无人机在目标区域上空排列成照明阵列,照亮范围大约有300米左右,亮度可以完全满足返回舱作业时的照明需要。
为了应付寒气凛冽的天气,保证航天员出来后体温能正常维持,东风着陆场对那3台医监医保车做了低温环境适应性改造,车内的温度能稳稳地保持在25摄氏度左右。
这跟今年3月美国NASA的救援情况一比就挺鲜明,那个时候两名NASA的宇航员因为波音“星际客机”飞船出了点问题,整整在国际空间站待了九个月。
救援用的马斯克龙飞船,耗了28.5小时才和国际空间站进行对接。而同样的距离,中国的飞船只用6.5小时就搞定了。
中国的快速对接技术得益于整体的技术实力,从轨道规划开始就进行优化,42度的倾角让酒泉和文昌两个发射场每天都能找到合适的发射时间窗口。
咱们自主设计的光学成像系统,百米开外就能瞄准目标,精确得不得了。相比之下,国际空间站对接时得换加拿大的激光雷达和俄罗斯的通讯设备,操作挺繁琐。
太空里的碎片问题越发严重,NASA的报告说,现在直径10厘米以上的碎片已经有3.6万多个了,还在不断增加,真是让人担心。
中国正逐渐从一个被动规避者变成了规则的制定者。“遨龙”系列空间碎片清理卫星已经完成了三次在轨试验,预计到2025年会发射“遨龙-4”卫星,届时会首次测试“激光烧蚀降轨”这项技术。
地球轨道这条公共高速公路,绝不能变成废料堆。等航天员顺利回来,那不单单是一次救援成功,更代表了一个负责任的太空大国的崛起。
