“Flood Dragon”dives，

“Divine Boat”flies，

Cause China rises.

On October 16, 2021, the Shenzhou 13 spacecraft carrying Zhai Zhigang, Wang Yaping and Ye Guangfu blasted off from Jiuquan Satellite Launch Center and docked with the Tianhe core module of China's Tiangong space station on the same day.

关于神舟十三号紧急疏散演练

2021年10月16日，翟志刚、王亚平、叶光富搭乘的神舟十三号飞船于酒泉卫星发射中心点火发射，并在当天与我国天宫空间站天和核心舱对接。

22天后，也就是11月7日，神舟十三号飞行乘组进行首次在轨紧急撤离演练，据报导，三名航天员需要模拟因核心舱遭遇撞击导致内部失压的情况，进行紧急撤离到神十三返回舱的演练。

国际空间站上观察到的一块空间碎片

演练内容

在首次演练中，失压警报响起后，翟志刚需要先通过仪表对情况进行判断，叶光富则要打开应急气瓶以使空间站气压暂时保持稳定。

如果确认空间站出现了气体泄露，航天员王亚平和叶光富会关闭天舟二号及三号的舱门，然后三名航天员将紧急撤离到神舟十三号返回舱。

中国航天员中心指出，空间站整体设计用最严格的标准确保航天员的生命安全，故障预案考虑到了舱内失压、失火等各种情况。

航天器杀手

这次演练针对的主要是外部碎片的撞击，即来自微流星体与“太空垃圾”的威胁。“太空垃圾”也被科学家称为“轨道碎片”，一般指太空中无功能的人造物体，主要为废弃的火箭推进器、卫星、空间站以及它们的碎片。根据欧空局数据，截至2020年1月，空间站运行轨道附近的大碎片数量已超过34000个，危险碎片的数量更是高达约90万个。

可见，在毫米级及以上的太空垃圾中，空间碎片的威胁比微流星体大得多

体积最大的太空垃圾往往就是废弃的航天器本身，其次则主要为火箭推进器。虽然撞上大太空垃圾的后果非常严重，但多如牛毛的小太空垃圾才是主要的威胁制造者。

火箭推进器中的残余燃料可能在数年后爆炸，从而产生大量速度各异的碎片，这些爆炸产生的碎片对空间站的威胁非常大。类似地，两个失效卫星之间的碰撞同样可能产生数量庞大且难以追踪的小太空垃圾，危害甚大。此外，航天器上脱落的零件以及航天员出舱活动掉落的工具也成为了太空垃圾，不过这些太空垃圾比较容易被追踪监测，航天器可以对其采取规避措施。

空间站运行轨道的空间碎片通量- 速度分布

空间站运行轨道的空间碎片通量- 直径分布

太空垃圾的速度主要分布在3km/s ~ 10km/s，以速度为9km/s的厘米级铁质太空垃圾为例，其动量就可达到子弹的数倍之多。

为减小高速碰撞带来的损耗，航天器表面采用多层防护板结构，小型太空垃圾在撞击外层防护板时就会碎成粉末，经过内层防护板的消耗后可能只在空间站表面留下灼烧痕迹。

然而，随着空间碎片直径的增加，其破坏力将以几何级数增长。面对厘米级及以上的太空垃圾，空间站除了检测碎片轨迹并进行轨道机动以规避之外别无他法。

三层铝板结构损伤照片(v=6.43km/s,d=6.50cm)

三层铝板结构损伤照片(v=6.43km/s,d=6.50cm)

危机

鉴于目前太空垃圾数量之多，且仅是已废弃的卫星间的碰撞也在不停产生新的碎片，航天器的发射窗口已经遭到了挤压。NASA的科学家唐纳德·凯斯勒（Donald Kessler）更是早在1978年就指出，倘若太空垃圾继续增加，使得某一高度的空间碎片超过一个临界值时，碎片将会产生链式碰撞效应，以至于该高度的轨道资源永久失效。这警醒着我们：主动清除轨道环境是必须要做的事。

主动清理空间碎片的方法主要分为接触式与非接触式两种，均旨在使碎片离开当前轨道，坠入大气层。接触式包括机械臂抓、网捕等；非接触式的主要设想为用激光或离子束等方式推移，不过这些技术都仍处于在轨演示验证阶段，还需数年时间才能投入使用。

结语

刘慈欣曾言：“不管地球达到了怎样的繁荣，那些没有太空航行的未来都是黯淡的。”而太空垃圾正影响着一切的太空探索活动，在这威胁变得不可逆之前，各国政府应当加以重视，主动承担责任并研究轨道清理技术，为将来的人类留下一个值得展望的未来。

参考资料：

[1] 李会超. 日趋严重的太空垃圾问题[J]. 太空探索, 2021， 03: 29-33.

[2] 闫军，等. 空间站的碎片防护设计与实践[J]. 空间碎片研究, 2021, 21(02): 1-9.

[3] 钢板45. 致命的太空垃圾[J]. 现代班组, 2021, 06: 49.

[4] 梁偲. 太空垃圾越来越多了，科学家怎么清理？[J]. 世界科学, 2021, 07: 33-36.

[5] 刘洋. 神舟十三号飞行乘组进行首次在轨紧急撤离演练[N]. 央视新闻, 2021-11-07.

文案 | 郭蕴豪

排版 | 郭蕴豪

责编 | 张志郅

校审 | 林凡庆

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