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历史上和今天的载东说念主空间站，都运行在近地轨说念。这里是大多数东说念主类航天器与有用载荷处事的地方，但轨说念上可见的物体中梗概70%为空间碎屑。空间碎屑与高真空、顶点温度、寰宇射线等要素沿路，组成了载东说念主航天器的空间环境。
早期的载东说念主航天器设计重心在于克服真空和坎坷温，得回东说念主所需的大气环境——包括妥当的温度、湿度和大气身分，因此主结构都设计为肖似压力容器的“罐子”即密封舱，舱内靠温湿度约束和人命保险斥地营造一个餍足载东说念主要求的小环境。这个金属罐子同期也具备了一定的屏蔽空间辐射环境和带电粒子的才能。为了平衡工夫难度和研制本钱，对空间环境妥当性强的斥地设施竖立到密封舱外，按功能和处事需求集成为肖似东说念主造卫星的非密封舱段，与密封舱共同组成完整的载东说念主航天器。
跟着东说念主类航天行为更加不时，空间碎屑问题突显。比年来，卫星不乏被空间碎屑击中受损、失效以致解体的案例，中外载东说念主空间站在主动遁藏碎屑的情况下仍然发生过被击中的情况。
国外社会制定了相应准则，敦促列国在航天器设计、辐射和运行中遴选法子，减少空间碎屑的产生。一些航天团队建议了机械臂抓取、飞网拿获、激光推移、离子束推方法等移除空间碎屑的决议，但这些工夫都处于意见阶段，大限制应用为前锋早。空间碎屑仍然是载东说念主航天器重大斥地、尤其是密封舱濒临的首要龙套性要挟，碰撞简直是弗成幸免的。
动作确保载东说念主安全性的重大方面，空间站针对空间碎屑要挟进行了专门设计。这些设计笼罩材料、部件、系统和任务层面，承载了航天器与空间环境相互作用的载东说念主航天工程系统理念。这些设计为空间站提供了有用应付碎屑的盾牌与司法，并将进一步挖掘空间站主动动作、缩短碎屑撞击风险的后劲。
击水中流不畏其险，因为咱们不仅有探索寰宇的勇气，更有追寻、掌捏与应用空间法例的贤达。
地球不同轨说念上的空间碎屑态势
（图源：Pablo Carlos Budassi/维基百科）
空间站濒临的空间碎屑环境
01
东说念主为因素对空间环境的影响
东说念主类早期天际行为需要提防的撞击，主要来自寰宇天体自然形成的微小流星。关于广袤的地球轨说念空间而言，流星体的数目密度并不大而那时的航天器数目少量，流星体击中在轨运行航天器的可能性很小。而且，绝大多数流星体都是迅疾地“擦肩而过”，少量会有被地球引力俘获而永劫候停留在地球轨说念上的情况。因此，航天器被自然流星体击中的概率基本可忽略。
今天，对航天器形成撞击要挟的主若是东说念主造天体形成的空间碎屑。有贵寓标明，跟着东说念主造物体入轨数目的增多以及碎屑自身解体与相互碰撞落空，地球轨说念上东说念主类制造的空间碎屑从1960年代末的数百片依然激增到咫尺的上亿个。根据欧洲航天局空间碎屑办公室（ESA's Space Debris Office）2023年提供的估算数据，地球轨说念上尺寸在10cm以上空间碎屑约有36500个,1～10cm之间的约100万个,1mm～1cm之间的约1.3亿个。在讨论碰撞稀奇影响时，微流星和轨说念碎屑（micro-meteoroid & orbital debris/MMOD)不错被归为一类，统称为空间碎屑。
北好意思防空司令部(NORAD)自1957年苏联辐射第一颗东说念主造卫星普特尼克一号（Sputnik 1）开首始对空间宗旨进行编号和追踪。ESA所属空间碎屑办公室（Space Debris Office）公开的贵寓标明，2021年好意思国空间监视网（Space Surveillance Networks）保持追踪、编目的在轨碎屑约28600个。
此外，卫星特别是微小卫星的增多和大型、巨型星座的建设运行，导致多数生动才能有限且相互之间完全“生疏”的卫星形成了又一类碰撞危机源，相同产生与“空间碎屑”等效以致更为严重的影响。
空间碎屑激增（图源：JagranJosh/NASA）
从来源上分，载东说念主航天器在300~500km高度的运行轨说念上头对的碎屑要挟包括以下几类：
失效卫星和航天器残破
失效卫星、火箭末级和碰撞或爆炸形成的星箭残破，是着实兴味兴味上的“碎屑”。这类不受控的碎屑形态差异、姿态交集，即使不雅测到了也很难、或者说弗成能准确瞻望其飞翔轨说念，只可得回有一定偏差量的预估数值。
在300~500km高度，大气对航天器产生的阻力是可不雅的，举例空间站每隔2~3个月需要进行轨说念保管生动，才能恒久保持在一定高度。这些无控的碎屑受大气阻力影响，轨说念高度在全体趋势上会渐渐衰减。但也因如斯，更高轨说念的碎屑也会渐渐降轨到酿成更大要挟的高度层。
碎屑还会因不测事件一刹产生和增多，比如在轨卫星解体。最近的此类事件发生在本年6月26日，一颗依然退役的俄罗斯卫星在轨解体，大地不雅测到它一刹产生了100多块碎屑。国外空间站上的9名航天员按避险模范弥留除去到飞船中逃匿了约一个小时，碰撞警报消灭后才回到空间站收复平时起居和处事。
碎屑撞击自己亦然多数新碎屑产生的原因。2009年2月，已退役报废14年的寰宇2251卫星和在役的铱星33相撞。这一生界上首起两颗在轨卫星发生碰撞的事件导致两颗卫星全毁，产生的新碎屑超越2200枚。好意思国科学家唐纳德‧J‧凯斯勒（Donald J. Kessler）1978年建议的“凯斯勒效应”（Kessler Syndrome）即在轨物体碰撞激勉的连锁效应成为施行，似乎已并不远方。
寰宇2251卫星和铱星33撞击事件碎屑分析效果图（图源：JagranJosh）
非合营讨论的在役航天器
相互未知、无合营讨论的在役卫星，也可能成为相互的“空间碎屑”。
比年来微小卫星入轨数目激增，尤其是愚弄电鼓吹动作能源的小卫星主动变轨、飞速生动的才能长短常有限的。有些西宾性的立方星以致完全莫得变轨才能，在其片霎的西宾周期落幕后即形成无控的天际垃圾。
更重大的是，空间站和卫星之间、卫星与卫星之间，相互是不瓦解对方的。而且这些航天器的约束权分属不同国度不同部门，待大地监控发现碰撞危机，还需通过多样调出恭续以致社交渠说念，才能让各自的约束中心相互配合，制定调解的遁藏决议（比如两边都生动或一方动另一方不动）并实施避让。
天上卫星的运行不会恭候大地漫长的调解过程。2019年，一颗法国卫星与一颗星链卫星有相撞风险，调解未果，法国卫星最终主动避让。也有调解奏效的案例：2021年3 月 30 日，一颗星链卫星和 一颗OneWeb卫星运行接近，经两家公司协商达成一致，由OneWeb卫星实施生动，奏效避让。
“新航天”催生了大限制卫星星座的部署，星座卫星数目从铱星的数十到OneWeb的数千、直至星链的数万。环球主要大型星座谋略部署的卫星数目，以致超越了咫尺的空间碎屑编目数目。
星链在轨卫星已超越6000颗
（图源：satellitemap.space）
载东说念主飞翔器自己的径直“孝敬”
东说念主的行为径直影响环境，这种影响随同东说念主的行踪进入了天际。
由于操作装假，航天员将一些物品遗落在了天际中。1965年6月3日，好意思国第一次（亦然天下第二次）出舱行为中，双子星4号航天员爱德华·怀特（Edward White）刚开舱门就掉落了一只备用手套。2008 年和2017年，国外空间站都有过航天员在舱外功课中遗失用具的情况。最近报说念的一次发生在2023年11 月 2 日，NASA航天员茉莉・莫格贝利（Jasmin Moghbeli）和洛拉尔・奥哈拉（Loral O’Hara）在进行舱外维修时失慎让一个用具包漂到了天际中。
一些销毁斥地被特意丢弃在轨说念上。早期的天际飞翔似乎莫得环保意见，毕竟那时的天际是简直空旷。1966年7月20日双子星10号第2次出舱行为和1966年11月14日双子星12号第3次出舱行为中，航天员都曾扔掉销毁斥地。
跟着航天行为的发展，出于工夫难度探讨，一些空间行为产生的销毁物莫得靠飞翔器回收，而是受控丢弃。1979年8月15日，礼炮6号的苏联航天员弗拉基米尔·利亚霍夫（Vladimir Lyakhov）和瓦列里·柳明（Valeri Ryumin）的出舱任务是丢弃KRT-10射电千里镜蝶形天线。1984年5月19日，礼炮7号航天员列奥尼德·皆兹米（Leonid Kizim）和 弗拉基米尔・索洛维约夫（Vladimir Solovyov）在更换了空间站太阳电板阵后，将新太阳阵的包装箱和旧太阳阵都扔到了轨说念上，并专门选拔开释场所以约束丢弃物的轨说念，留神与空间站相撞。最近引起原宥的在天际特意扔垃圾事件发生在2021年3月，国外空间站上2.9吨重的旧电板稀奇托盘被丢弃。这个大而无当倒是莫得伤害到在轨飞翔器，但它再入大气层后残余的一枚重约1kg的金属块本年3月8日撞穿了好意思国佛罗里达州一所屋子的屋顶和两层楼。
还有些特殊的东说念主造物体被特意开释。2006年11月，俄罗斯航天员米哈伊尔•秋林（Mikhail Tyurin）为了实践俄罗斯航天局的告白技俩，在国外空间站外打出一杆天际高尔夫球。这个特制的高尔夫球里面安装了定位系统以便大地不雅测追踪，就像是一颗袖珍卫星。这是最粗造的“环保法子”，即设法让东说念主造天体“可见”，使其至少可被追踪监视，而不是成为看不见的危机源。对1U立方星的使用限定和要求亦然出于这种探讨。
2023年11月2日国外空间站出舱行为中掉落的用具包
（图源：NASA/JSC）
02
空间碎屑对载东说念主空间站的影响
2013年的好莱坞电影《地心引力》以空间碎屑撞毁国外空间站的场景开端，旧年上映的俄罗斯电影《挑战》也诞生了航天员因空间碎屑受伤、需要大地派大夫上天的故事配景。
实质上，空间碎屑紧迫空间站酿成的毁伤依然真实发生在列国载东说念主飞翔任务中，其危机进度并不亚于文艺作品。
动作“碎屑明锐型”的空间站
比较无东说念主航天器，载东说念主空间站更“怕”空间碎屑。
——空间站濒临的空间碎屑环境
空间站的轨说念高度无为在350km~450km之间。
在星链这么的巨型星座部署之前，大地可不雅测编目的空间宗旨（绝大多数是空间碎屑）有梗概3/4分散在300km~1600km的轨说念边界。300km以下大气阻力大，碎屑会飞速陨落；1600km以上则行将进入并非卫星常用轨说念的范艾伦辐射带（Van Allen radiation belts），自然也不会产生太多碎屑。再高的碎屑联结区即是半地球同步轨说念的20000km和地球同步轨说念的36000km近邻了。
SpaceX星链的入轨决议是先用火箭将卫星送到300km近邻高度轨说念，完成测试、证明健康后再通过电鼓吹抬升轨说念，最终进入约550km的处事轨说念。这么，那些未能通过测试、尤其是鼓吹系统发生故障的卫星，很快就会因大气阻力酿成轨说念衰减，再入大气层点火。对通盘天际探索者来说，失效卫星不会淹留天际成为空间碎屑；而对天际探索者公司SpaceX而言，失效卫星的陨落为健康卫星腾出了可贵的轨说念资源，不影响组网。
空间站之是以选拔350km~450km的轨说念高度，是因为载东说念主飞翔要尽量躲闪南大泰西上空的辐射带，不宜过高；为方便大地测控和复返，又但愿轨说念具有一定的追念性情。这个高度恰恰位于碎屑密集区间的下缘，自然密度不是最大，但大部分自然衰减的碎屑会经过空间站的处事区间，而星链卫星朝上爬升也会穿过这一边界。因此，空间站濒临的空间碎屑环境是很复杂的。
——空间站自身结构的“脆弱性”
空间站在体量限制上雄壮于一般卫星，名义积大，飞翔时候长，被碎屑撞击的概率也更大。
而且，大多数无东说念主飞翔器在职意场所投影面积上的关节斥地/关键部位仅仅若干局部区域，而载东说念主空间站的主体结构为密封舱，通盘投影面积都是危机区，任何一个点的泄漏都将带来全局性的危机。加之密封舱被打穿这么的毁伤很难诞生，被动甩掉或远离受损舱段的代价都长短常昂贵的。因此，空间站密封舱在碎屑撞击这类要挟眼前呈现出特有的“脆弱性”。
——载东说念主飞翔的安全要求
卫星和无东说念主飞翔器若有故障或毁伤，不错遴选左迁使用等神色赓续任务。但关于空间站，一朝存在触及航天员安全性的风险，后果是弗成接受的，解决是辞谢量度的。
特别是在出舱行为中，航天员的惟一保护技能即航天服，但贵寓夸耀速率10km/s、尺寸0.5mm的碎屑即可穿透模范航天服。再加上泄复压安全性、天际辐射等对东说念主体的影响，出舱行为自然工夫锻练，仍被各航天堂度界说为高风险任务：高度原宥空间碎屑，且非必要不出舱。
被碎屑撞击过的载东说念主航天器
自航天飞机时期始，空间碎屑对载东说念主飞翔的影响径直可见。复返大地的航天飞机外在多有被碎屑击中的踪影。
挑战者号STS-7任务中舷窗被碎屑击中（左）和奋进号STS-118中散热器被碎屑击中（右）（图源：NASA）
比年来国外空间站公布了好多被碎屑撞击的情况，从重大斥地到载东说念主飞船都有被击伤以致打坏失效的情况。
2016年，一枚小金属片在穹顶舱窗户上留住了直径约7mm的裂痕。
国外空间站穹顶舱窗户遭空间碎屑撞击（图源：NASA）
2021年5月12日的例行查验中，加拿大2机械臂的臂杆被发现一处毁伤。所幸空间碎屑未击中关键，仅仅打穿了结构外壳，不影响机械臂性能。
国外空间站机械臂遭空间碎屑撞击（图源：NASA/加拿大航天局）
停泊在国外空间站的两艘俄罗斯飞船疑似先后两次被碎屑击中，径直导致整船重大功能性能亏欠，后果比机械臂严重得多。
2022年12月14日，定约MS-22载东说念主飞船热控流体回路泄漏，散热才能失效，飞船失去载东说念主复返才能，后箭在弦上射一艘新飞船将航天员接回。俄罗斯航天局分析觉得是碎屑撞击导致，这一判断也得到NASA招供。2023年2月11日，跳动MS-21货运飞船也被发现冷却剂泄漏。此次事件尚无明确凭据标明是碎屑撞击所致，但其发生时候距离定约MS-22受损不到两个月且场合肖似，新闻报说念老是将两次事故讨论在沿路，不排除碎屑嫌疑。
定约MS-22飞船冷却液泄漏（图源：NASA TV）
定约MS-22飞船毁伤踪影（图源：Roscosmos）
空间站应付碎屑的策略
空间碎屑撞击能量大，飞翔器若硬抗需要相称“褂讪”的结构，代价不菲。而大多数空间碎屑只须能够不雅测，其运行法例即可循。因此，空间站对碎屑要挟遴选躲防结合的对策：对可不雅测、追踪并预告的碎屑，尽可能提前变轨遁藏；同期加强自身防护法子，对弗成不雅测的碎屑具备一定的防护才能。
遁藏。
以现时的工夫才能，特征模范≥10cm的碎屑不错被大地不雅测、编目并预告飞翔轨迹。结合空间站飞翔轨说念及轨控谋略，不错提前预警碎屑与空间站的交会风险。空间站变轨生动，躲开来袭碎屑。
防护。
空间站通过系统设计和防护结构的竖立，能够抵抗约1cm尺寸或更小碎屑的径直撞击，不会产生倒霉性后果。主要航天堂度这方面才能终点。根据NASA模范，国外空间站的防护结构要求能够接受住1.3cm铝制球体以7km/s速率且垂直于名义的撞击。
济急。
关于无法不雅测又防不住的碎屑，空间站要有一系列的专门设计应付龙套性撞击，包括感知撞击、重心斥地冗余和备份、系统左迁进入安全模式、航天员参与定位密封舱漏点并堵漏、航天员弥留除去和过后收复受损斥地、舱体等。
01
可见可测的碎屑——遁藏
碰撞预警和判定方法
尺寸较大、可不雅测的碎屑，大多外形不章程且姿态失控，对其进行轨说念测定和外推存在较大症结，外推时候越长症结越大。进行碎屑撞击预警时必须探讨这些症结因素，预判尽可能准确以免动辄虚警，还要尽可能早地得到富足精度的判定，给空间站实践变轨遁藏留足时候，因此判定方法需粗造方便。工程上常用的方法有两种：
1)
Box区域判定
碎屑的测轨、定轨和轨说念预告都存在症结，根据症结大小选拔符合模范的Box区域动作判定依据。具体地说，即是在空间站周围界说一大一小两个长方体空间，大的动作预警区域，小的动作遁藏区域。当预告落幕标明碎屑将进入预警区域时，发出警报，空间站进行变轨准备，大地密切追踪该碎屑并根据新测定的数据持续外推碎屑轨说念。后续预告如果标明碎屑不再进入预警区域，则警报消灭；若在预期交会时刻富足近（举例空间站实施一次变轨所需时候）时预告落幕夸耀碎屑仍将进入碰撞区域，则决策空间站变轨遁藏。
2)
清纯唯美激情碰撞概率判定
将测、定轨和预告症结按概率界说，则不错得到碰撞发生概率。Box区域法只以交会距离动作判据，而碰撞概率分析包含了轨说念相对讨论、定位和预告症结模子的因素，对Box区域判断形成有益的补充。在选拔符合概率阈值的情况下，不错进行概述判断。
特别提防的是，遁藏决议需要保证空间站实施轨说念生动后，在新的轨说念上也不会与其他碎屑发生碰撞。因此在进行碰撞预警的同期要制定空间站变轨决议，而且要对轨控后的新轨说念进行仿真，分析是否有其他碎屑产生新的碰撞风险。如果有，则需转换变轨决议，直到选出短期内无碰撞风险的新轨说念动作轨控宗旨。
国外空间站“披萨盒”碎屑预警区域暗示（图源：NASA）
飞翔器关联设计与变轨实施
国外空间站主动遁藏碎屑是老例动作。根据2022年12月NASA空间碎屑论说，国外空间站1999年以来实施了32次轨说念生动，以躲闪卫星和可追踪的空间碎屑。这一功能同期分解到了对保险飞翔器的要求中，如欧洲货运飞船ATV的功能需求就包含对接上国外空间站后能为空间站遁藏碎屑提供轨控推力。
有轨控才能的卫星也遴选相同的法子。SpaceX本年7月1日向好意思国联邦通讯委员会（FCC）提交的《半年度星座情景论说》夸耀，夙昔6个月内星链卫星进行了近50000次碰撞遁藏生动。遁藏次数多的原因一方面是星多、避让宗旨多，另一方面亦然因为这段时候里SpaceX为耕作安全总计，将遁藏生动阈值又缩短了一个量级，即碰撞概率仅为百万分之一时就会避让。这个阈值比行业模范低了100倍，因此遁藏生动会更不时。
02
看不见的碎屑——防护
以咫尺大多数国度对空间碎屑的不雅测和追踪才能，小于10cm模范的碎屑很难被有用不雅测、牢固追踪，只可根据空间碎屑环境模子进行测度和开展数值模拟。无法不雅测追踪，也就无法对这些碎屑可能酿成的撞击进行预警，空间站要时刻准备着被这类碎屑撞击。换言之，即使在不雅测-预警-遁藏都完好意思实施的最想象情况下，空间站也一定会被小于10cm模范的空间碎屑撞击。愚弄空间碎屑环境模子，结合空间站的几何构型、飞翔轨说念及姿态、飞翔时候等，不错对站上各部位遭受不同模范碎屑撞击的概率作念出量化评估。
为应付弗成幸免的碰撞，空间站在设计时也需要通过多种神色对关节部位进行防护。保证东说念主员安全老是第一位的，因此密封舱是最关节的保护区域，其次是关节斥地如鼓吹贮箱、管路、重大电子斥地、骨干电缆、电源驱动机构等。不管哪个部位被碎屑击中，防护结构都应尽量减小撞击对空间站的损害。
（1）专用防护结构研制：从材料级到部件级
耐久飞翔的载东说念主航天器都在碎屑防护上作念了相应的设计和评估。为了在得回有用防护的同期尽可能缩小防护结构的分量婷婷社区，空间站专门设计了高遵守的防护结构，结合飞翔器需求优化防护结构并筛选了防护区域。
——Whipple结构
1947年，好意思国天体物理学家弗雷德·惠普尔（Fred Whipple）建议一种微流星防护结构，即在距离飞翔器外壁1英寸的周围包上一层1mm厚的金属片动作“流星防护罩”（meteor bumper）。当流星体的尺寸与这层金属片厚度终点时，二者的高速相撞会产生爆炸效应，流星体和金属片的材料都会在极高温度下气化和电离。根据动量和能量守恒旨趣，此时耗散的能量将比流星体的穿透能量大数倍。
西宾解说了Whipple的表面和设计。NASA西宾标明，关于超高速的微流星和轨说念碎屑，多层的防护结构不错提供更高效的防护。底下第一张图是7km/s高速铝球对单层结构的撞击效果，穿透深度达到了球体直径的4倍。第二张图是Whipple类结构，多层结构能够以小于铝球直径的总厚度防住超高速撞击。航天器出于缩短辐射分量的需求，无为使用铝这类轻质材料制造结构，而且厚度不会很大。因此，材料愚弄遵守极高的Whipple结构明显长短常得当用作防护层的。
单层结构与双层Whipple结构高速撞击西宾（图源：NASA）
继承Whipple结构并愚弄整流罩内空间尽可能将外层防护罩支高、远离舱体一定距离，长短常有用的碎屑防护技能。当碎屑打中防护罩产生爆炸效应后，碎屑和被龙套的防护罩都闹翻为更微弱的颗粒，伴跟着溶化温文化形成微粒碎屑云赓续蔓延，并最终作用在航天器舱壁上。
Whipple结构被高速碎屑击中形成微粒碎屑云的过程（图源：NASA）
从此，这类被定名为Whipple结构的防护结构以及源于此旨趣的多样优化和改换决议成为航天器爱好的高效防护装配。下图左为模范Whipple结构；中为高强度纤维填充式Whipple结构；右为妥当充气式伸开舱段的柔性多层结构。自然也有硬质的多层防护结构。
模范Whipple结构及养殖决议（图源：NASA）
填充式Whipple结构是咫尺应用较为锻练的一类。它充分愚弄当代高强度纤维如陶瓷纤维布（Nextel）和高强度复合材料纤维布（Kevlar）的力学与结构性情，在分量、本钱、制造难度和防护效果等方面的性能都比较平衡，易于工程终了。它的基本旨趣是，来袭物体撞击外层防护罩爆炸落空形成的微粒碎屑云受到填充层箝制，Nextel陶瓷纤维布能够在高温下保持强度和韧性，进一步耗散碎屑云团的能量，而Kevlar纤维布的比强度高于铝，可有用减缓碎屑云速率。另外，这两种填充材料的纤维直径都很小，自身落空后也小于均质金属产生的碎屑。概述这些上风，该结构最终更有用地减小了来袭物体对舱壁的冲击和侵彻。
其他的Whipple创新式结构旨趣周边，都是将应付来袭整块碎屑撞击的“硬抗”转动为更有用处理高能量碎屑云团的多样方法，耕作总的材料愚弄遵守，或者说达到在终了相同防护效果的要求下总分量最轻。
——飞翔器上的防护结构
空间站深广继承Whipple类型的防护结构，因列国工业与工夫基础不同而在设计上略有判袂。下图所示为国外空间站上不同国度舱段基于填充式Whipple结构的个性化设计。
国外空间站各舱段填充式Whipple结构应用（图源：NASA）
空间站进行系统设计时，同期对各舱段的防护才能建议设计要求，来访飞翔器也要对方针进行分析证明，因为组合体中任何一个密封段的泄漏都会影响通盘空间站的载东说念主环境。
下图中红点所示的分片外壳，为国外空间站Node2（后定名为Harmony/和谐号节点舱）舱外的陨石碎屑防护系统MDPS（Meteorite Debris Protection System）。2007年10月23日随发现号航天飞机辐射升起的该节点舱，将好意思国红运号实验舱和欧空局哥伦布号实验舱、日本但愿号实验舱联结在沿路。
国外空间站和谐号节点舱陨石碎屑防护系统（图源：ESA）
下图为欧空局货运飞船ATV概述货运舱（Integrated Cargo Carrier/ICC）外的陨石碎屑防护系统布局。
ATV货运飞船陨石碎屑防护系统（图源：ESA）
国外空间站上的穹顶舱（Cupola）为保护大幅窗户不被碎屑龙套，安装了可开合的防护机构。在穹顶舱不开展对地不雅测行为时，合拢机构盖住窗户。
国外空间站穹顶舱可开合防护机构稀奇碎屑防护结构（图源：NASA）
国外空间站上的柔性充气舱BEAM也愚弄了Whipple结构旨趣，选拔多层柔性材料妥当充气式舱体，柔性层之间以开孔泡沫保持间距。下图可见穹顶舱防护机构合拢的情景（黄色箭头处）和BEAM舱的碎屑防护层稀奇结构。
国外空间站BEAM舱碎屑防护层稀奇结构（图源：NASA）
（2）全体防护设计：从系统级到任务级
装上防护结构的“盔甲”，航天器就部分具备与碎屑正面较量的才能了。但空间站有些关节部位无法防护以致无法局部维修，如大型太阳翼的远端；某些斥地设施太重大，即便被碎屑击坏的概率很小也“赌”不起，如供电主母线短路以及多样气液泄漏。这些情况都需要系统设计从起源消解风险。
——系统冗余与布局优化
碎屑撞击酿成的毁伤是局部的，而系统设计的宗旨即是幸免局部毁伤酿周到局亏欠。合理布局能让重大斥地得到尽可能多的保护，系统冗余则可幸免“鸡蛋放在归并个篮子里”。空间站的空间足、体量大，特别有益于分散式的布局和系统冗余。
电源与供配电
太阳电板片串并联，狂妄一派毁伤或一小串失效不影响整翼发电供电；主母线的正负线拉开间距走线，不会被一个碎屑打短路；每个舱的一双太阳翼不错差异孤苦供电。中国空间站还特别针对跨舱段供电作念了专门设计：平时情况下，如载荷需要可跨舱段调配能源，平衡负载；济急情况下，不仅不错动用舱段间供电才能，还能够由天舟货运飞船向中枢舱输电，保证整站的安全供电。
热控流体回路
前文提到的俄罗斯定约MS-22飞船舱外唯有一条热控轮回回路，一朝被碎屑击穿发生工质泄漏，就无法赓续处事散热，进而导致飞船无法按高功率情景飞翔，被动甩掉载东说念主复返。空间站体量比飞船大得多，舱外散热不错多回路并联，任何一齐泄漏只须实时远离都不会酿周到体失效，仅仅性能下落，亏欠部分散热才能。中国空间站在这方面相同设计了跨舱段连通回路，与供电（即热耗）调配相调解，还不错应付某个舱段辐射器散热才能下落的情况。
载东说念主环境
若某个密封舱段被碎屑击穿泄漏，不错关闭舱门将漏气舱段远离，这是多舱段空间站必备的才能。中国空间站进一步加强了环境约束斥地冗余，在天和中枢舱和问天实验舱各竖立一套再生生保系统。这么的竖立不仅能餍足济急需求，而且与非再生、陡然式生保系统比较能够在更耐久地保持牢固的载东说念主环境，为舱段毁伤后的诞生争取了更好的要求。
以系统工程理念设计的中国空间站，三舱一体化设计，融合分派功能，三舱中有两个具备完整的平台功能，第三个舱仍然备份约束器、贪图机等关节斥地。若中枢舱完全失效或被远离，问天实验舱不错完全接管空间站约束权。三舱中任何一个被远离，整站仍然能安全飞翔并保持处事和耐久驻留航天员的才能。
——救生船与任务级安全法子
空间站运行是体系工程，在应付空间碎屑要挟上相同也有“托底”的任务级法子，停泊在站上的载东说念主飞船和大地的济急救济船即是保证东说念主安全的底线。空间站上的飞船停泊原则是有些许东说念主就要有些许个飞船座位，因此通盘送东说念主上去的飞船都要停泊恭候，与客轮上的救生艇变装一致。在停泊过程中，如果需要转换对接口，相应飞船的航天员要回到该飞船，扈从飞船沿路重新对接，留神因对接失败酿成救生座位少于总东说念主数的危机情形。
若天上停泊的救生艇出了问题，大地需要尽快辐射救济飞船。前述俄罗斯定约MS-22飞船遭碎屑撞击热控工质泄漏后失去载东说念主复返才能，最终以低功耗热耗的无东说念主情景复返。大地转换了飞翔任务，将原来实践下一个乘组辐射任务的定约MS-23以无东说念主情景提前辐射，对接上国外空间站。天上有了完满的救生艇，复返就不那么急迫了。原MS-22乘组在轨飞翔时候最终延长了6个月，乘组中的NASA航天员弗兰克·卢比奥（Frank Rubio）还因此创造了单次飞翔371天的好意思国新记录。
中国空间站在职务级安全法子上探讨了多重故障下的最坏情况，神舟飞船遴选滚动备份神色，备一打一。辐射场的下一艘飞船具备辐射救济情景后，前一发才能实践飞翔任务，恒久保持任务有托底。
值得一提的是，本年6月5日波音公司新飞船星际快车（Starliner）辐射后出现故障，原定10天的飞翔谋略被延伸到60天以上，于今仍停泊在国外空间站上，尚未证明是否能够安全复返。这艘飞船淹留天上期间，承担着载东说念主龙飞船辐射任务的猎鹰9号火箭心事地因为卫星辐射失败停飞，直到故障造访完成后才复飞。两起不测事件的重叠，使得国外空间站在7月11日至27日历间出现了天上救生船弗成用、大地无救济船（除非专门购买俄罗斯定约号座位）的空缺地带，事实上依然抵牾了空间站载东说念主飞翔安全原则。这种相称危机的情景，不错说是任务级安全法子的反面例子。
落幕8月15日波音飞船仍停泊在国外空间站（图源：NASA）
（3）防护评估与考据：麻绳易从细处断
空间站的设计情景详情后需开展仿真评估，得到特定时候段内组合体被碎屑击穿/击坏的概率，进而从高概率部位识别出防护薄弱智商并研究对策。
简直是在国外空间站启动在轨拼装建设的同期，好意思国国度研究委员会（National Research Council）应NASA要求成立了一个专科委员会，研究流星体和轨说念碎屑对国外空间站的影响以及空间站的防护法子。他们评估觉得，较早时期研制的俄罗斯星辰号（Zvezda）服务舱和定约号（Soyuz）载东说念主飞船、跳动号（Progress）货运飞船的防护才能偏弱。
国外空间站的第三个舱段——星辰号2000年辐射入轨，但其基本框架结构来自上世纪80年代中期苏联谋略建造的“和平号-2”（Mir-2）空间站的中枢舱，因时期限定并未充分探讨空间碎屑防护需求。定约和跳动两型飞船的设计研制更早，为1960~1970年代定型的产物。
这几个俄罗斯舱段的露馅面积只占那时空间站总名义积的15%，但对击穿概率的孝敬却是86%。于是，该研究技俩建议了为其碎屑防护才能在轨补强的决议建议。
其中，星辰号的拯救决议是以两个可伸开的防护翼对舱体进行保护，并安装23块补强防护板。但这么的拯救决议是难以兼顾多功能的：防护翼可保护的场所有限而且约束了帆板动掸角度，对发电才能可能酿成影响。
如果在辐射器设计阶段就探讨碎屑防护问题，辐射器的面板完全不错充任Whipple结构的外防护罩，其下敷设纤维填充层，并设计好辐射器面板和填充层距离密封舱壁的高度，则不错兼顾散热和防护功能。在此基础上，将流体管路和电缆尽可能布局在辐射器底下，在填充层之下紧贴舱壁走线，不仅不错得回高超的碎屑防护效果，温度环境也能更加牢固。可是，这些都未能纳入星辰号的原始设计，导致大面积辐射器稀奇笼罩边界过后莫得好的补强办法。
国外空间站星辰号服务舱新增防护翼决议（图源：ScienceDirect）
值得提防的是，这项评估完成之后的梗概20年间，国外空间站莫得发生过永远舱段被击穿或击坏的情况。到了2022年和2023年，恰正是停泊其上的跳动号和定约号飞船——评估中的高风险模块——先后发生碎屑撞击导致龙套性后果的事件。这20年中，国外空间站的构型发生了变化，空间碎屑环境也更加恶劣。那时的评估在量化概率的统统值上不一定何等准确，但在同等要求下的相对值是特兴味兴味的，那时的仿真落幕亦然合理并值得参考的。
NASA 2006年论说征引的国外空间站各舱段空间碎屑击穿概率评估（图源：ScienceDirect）
（4）实时维修补强：东说念主在现场的上风
东说念主在天际现场，是载东说念主航天专有的上风。如果碎屑撞击对空间站产生毁伤，航天员不错设法对受损斥地进行维修，并在耐久飞翔中持续补强防护设施。
2002年，国外空间站航天员通过出舱行为为星辰号服务舱安装了6块补强防护板。
航天员出舱为星辰号服务舱安装部分防护板（图源：2nd Orbital Debris Conf. Papers 2023）
根据中国载东说念主航天官方发布，神舟17号和18号两个乘组依然连气儿4次完成了碎屑撞击维修关联的出舱行为——
2023年12月21日和2024年3月2日，神舟17号乘组进行了两次时长差异为7.5小时和8小时的出舱行为，完成了天和中枢舱太阳翼维修处事，摒弃了前期因天际微小颗粒撞击产生的影响，太阳翼发电性能收复平时。这是我国航天员初度完成在轨航天器舱外设施的维修任务。航天员汤洪波在复返大地接受媒体采访时流露，太阳翼维修要躲闪阳照发电阶段，因此好多操作必须在暗影区进行，通盘维修时候相对较长。
2024年5月28日和2024年7月3日，神舟18号乘组差异通过8.5小时和6.5小时的出舱行为为空间站的部分舱外管路、电缆及关节斥地安装了空间碎屑防护装配，并进行了舱外斥地设施巡检。
这些在轨处事标明我国载东说念主航天依然进入较高水平的应用飞翔阶段，但同期也诠释空间碎屑对耐久飞翔空间站的影响辞谢惨酷。
神舟十八号乘组圆满完成第一次出舱行为（图源：新华社）
（5）想考：补短板的代价与时机
想考1
飞船的碎屑防护。关于每条船而言，飞翔和停泊的时候是比较短的，大多数任务在半年傍边，飞翔中庸停泊空间站期间被碎屑击中的概率很低。但空间站组合体恒久有飞船停泊，如果飞船的防护水平弱，则意味着组合体恒久有才能薄弱的舱段存在；一朝发生问题，约略率出当今这些短板部分。这是空间站耐久飞翔需要系统探讨的问题。
想考2
复返式飞翔器的难题。岂论是飞船使用的烧蚀材料照旧航天飞机用的防热陶瓷，因为有气动外形的要求，都难以进行大面积的径直防护；一朝在轨受损，又莫得可行的诞生方法。好在停泊期间如果出现问题且被发现，不错遴选大地济急辐射救生船这么的任务级安全法子。飞船复返飞翔时候很短，只须确保复返前情景高超，风险是可接受的。正因此，国外空间站和中国空间站都要在飞船复返前愚弄图像等技能证明其情景，中国空间站还会以机械臂辅助查验飞船外不雅，证明是否有碎屑撞击毁伤情况。
想考3
结构与载荷的辐射质地分派。出舱行为补强防护结构是可行和有用的，但明显代价昂贵，而且舱外行为终究是高风险任务。根据传统的航天器设计想路，辐射时的飞翔器平台、尤其是结构需要尽可能缩小分量，尽量多装载荷斥地。但空间站的专有特色和上风是不错络续上行、安装千般斥地设施。相对而言，安装载荷斥地、尤其是舱内斥地是容易的，风险也小；补强结构是发愤的，而且必须由航天员出舱进行，动用机械臂天地协同，其风险、代价和任务组织难度都很大。在空间碎屑日益增多的今天，空间站设计应改变策略，将辐射分量更多地分派给平台，打造富足褂讪的结构，载荷斥地则交给后续货运航班来补充。
03
留神于未然——可控飞翔器调解避让
岂论是碰撞预警后的遁藏，照旧被碎屑击中后的防护，都是事发后的应付。那么关于潜在的“碎屑”，是否不错留神于未然？
跟着大限制星座部署带来的卫星数目剧增，在役卫星由于相互之间不瓦解或来不足遁藏酿成的碰撞概率加大，且后果比普通“碎屑”更为严重。不外，可控的飞翔器只须实时相通而且遴选调解一致的遁藏法子，老是比应付非合营的空间碎屑要容易。换言之，这类问题的难度不在工夫，而在调解机制。
2021年3月18日，NASA告示与SpaceX签署飞翔安全调解公约，不仅详情了两边在天际安全调解与数据、信息分享方面的协同讨论，而且在工夫上充分愚弄了星链星座的轨说念权术和自主定轨、变轨才能：星链卫星配有GPS吸收器用于定轨，带离子鼓吹系统和自主生动才能；根据公约，SpaceX得意其星链卫星将自动或通过大地约束实檀越动避让，以确保NASA的科学卫星和其他任务能够不终止运行。
空间站被碎屑击中后的法子与历程
空间碎屑是不错防卫、预警、遁藏的，但天下上总有防不堪防的不测。一朝简直被要挟较大的碎屑击中、以致被击穿密封舱，空间站将按事件时序和撞击的严重进度安宁开展下列处事：
01
撞击感知
关于比较严重的撞击，即时感知到长短常重大的，能为后续解决赢得可贵时候。有用的感知来自对冲击力和漏气的实时监测。
中国空间站密封舱结构上专门竖立了撞击感知和结构健康监测系统，全时监测整舱结构情景。碎屑对舱壁的冲击力达到阈值后，传感器立即瓦解撞击事件的发生。根据传感器分散及反馈，可顽劣详情撞击部位。
撞击发生时不一定击穿舱壁，因此舱内压力需要持续监测。关于大的泄漏，以大气总压力动作泄漏判据。若发生微小泄漏，以氮气分压动作判据，氮分压荒谬下落则触发泄漏预警。这是因为空间站内航天员总在陡然氧气、产生二氧化碳，电解制氧系统也在处事，大气总压力恒久是波动的，但空气中的氮气是不陡然的。
02
漏点定位
唯有撞击莫得压力下落，诠释撞击虽严重但未酿成密封舱壁联结。但只须舱压报警，不管是否感知到撞击，都需要尽快定位具体漏点。
如果有撞击且有泄漏，根据撞击传感器的顽劣定位，不错径直到定位边界近邻寻找漏点。密封舱内空气外泄到真空中，会在漏孔近邻产生超声波。国外空间站竖立了超声波检测仪，用于寻找准确的漏气位置。
如果仅有泄漏并未感知到撞击，就要立即关闭各舱段间舱门，将整站连通的大空间进犯为若干密封段，通过不雅察各密封段的压降判定泄漏位置。国外空间站屡次因故障和结构老化出现舱内气压下落问题，都是以这种神色先定位到泄漏舱段，再仔细寻找具体泄漏点。
03
漏率评估
一朝发现泄漏，就要立即根据漏气的速率并结合剩余气压以及存贮的气体评估空间站不错宝石的时候。这一评估落幕将用于决策是鲁人持竿寻找漏点并维修，照旧需要动用储备气瓶补气并同期弥留抢修，亦或远离并暂时甩掉受损舱段。
这项处事与漏点定位同步进行。一朝漏率被判定大于阈值，则触发最高优先级的决策，终止寻找漏点及堵漏，撤出东说念主员并远离漏气舱段，幸免局部毁伤将整站陷于倒霉之中。自然，漏率小就不错近似“平时”地解决了。举例国外空间站2018年8月29日发现微小泄漏，时值好意思国时候夜里，空间站上的航天员们都在寝息。大地判断泄漏率很小，于是决定不打扰航天员休息，直到他们第二天平时起床才奉告他们并组织寻找漏点，颇有点艺妙手胆大之风。
04
漏点维修
完全找到结构上的泄漏点并进行解决，需要撤销近邻斥地。因此空间站在设计时就要探讨斥地断电和维修情景下的布局问题，确保舱内壁任一部位都不错在有限时候内由航天员使用配备用具“算帐”出来。航天员根据漏孔的具体情况选拔堵漏方法，完成后再收复斥地安装情景。
前边提到的2018年8月29日国外空间站泄漏事件，通过舱段远离详情问题出在定约MS-09飞船，随后奏效找到了一个2mm的漏孔。航天员们撤销轨说念舱隔板后透露了漏孔，然后用环氧树脂、纱布和特殊胶水将漏孔堵死。
在压力泄漏较大的情况下，需要用站上存贮的高压气瓶向舱内补气，保管富足的压力，保证东说念主不错在此环境中处事。航天员以致不错戴上氧气面罩进行抢修——这实质上是量度安全风险，在保证东说念主员安全的前提下尽可能地挽救空间站。
定约MS-09飞船被发现2mm漏孔（图源：NASA）
05
舱段顽固
如果漏率过大，即使补气也莫得富足时候让航天员完成抢修，这时必须决策甩掉受损舱段。关于多舱段的空间站，不错关闭舱段间的密封门，将受损段远离，东说念主除去到完满的舱段。
这种情况属于万不得已。但只须整站的安全保住了，受损舱段的维修和收复就有契机从长权术。
06
弥留除去
这是最顶点的情况。在顽固舱段也无效的情况下，航天员不错除去到救生艇——停泊空间站的载东说念主飞船上，启动弥留分离与除去模范。若受损的是飞船自己则不需要弥留除去，但需要大地辐射救生飞船来接东说念主，如定约MS-23。
空间站有才能主动动作
前文所述让碎屑话题显得有些焦躁，似乎咱们即便开展了再多有恃毋恐的处事，仍然可能遇到不知说念何时到来的碎屑撞击。面对充满省略情味的天际环境，空间站简直只可妥当环境而无力主动动作吗？不是的。
1
天际环境保护从空间站作念起
实践任务过程中，空间站自己会因特意恐怕的行动产生空间垃圾碎屑。这些恰好位于同高度轨说念的碎屑会要挟空间站自身安全，大件销毁物（如国外空间站的电板）还可能因为无控陨落伤及大地，因此空间站领先能为天际环境作念的处事即是“保护环境，从我作念起”。
空间站运行中的环保设计
轨说念环保处事的关节是不乱扔垃圾。它不仅是航天员们的行动，更是空间站的设计要求。
日常处事、尤其是出舱行为中的用具、斥地需要进行防掉落设计，幸免用具等小件物品遗失。气闸舱内加强斥地设施固定，算帐约束过剩物，幸免开舱门后物品漂出舱外。
空间站的功能设计要便于销毁物相聚整理，并合理经管坎坷行物质，充分愚弄货运飞船装载销毁物。在这方面，半洞开和全洞开式货运飞船是有必要的，既不错上行大型斥地，也可装载大件销毁设施（如电板组、更换下来的太阳翼等），带着它们受控离轨。
空间站退役后的离轨解决
空间站限制都在百吨以上，再入陨落过程中很难完全在大气层烧蚀干净，残留物体掉落大地无疑是安全风险。空间站这么的复杂构型在大气中自然衰减、无控再入的表面落点偏差是以千公里计的，其运行轨说念倾角对应的南北纬度之间地区表面上都可能是陨落点。不仅如斯，强大的空间站在再入过程中解体后，最终到达大地的残破可能分散在数千公里的边界。因此，为了幸免空间站退役后自身成为碎屑危机源，必须进行受控离轨设计。
2001年3月23日，和平号空间站按设计参数和任务谋略，在约5个小时中实践了3次制动点火，最终通盘碎屑陨落到预定的南太平洋空旷海域。和平号的建造始创了多舱段组合式空间站的新纪元，其运行充分施展东说念主的作用，不仅取得多数科研效果，而且将运行时候从5年设计寿命延长到了15年。它的退役又奏效考据、实施了大型航天器安全干净的离轨解决，寿终正寝，有始有终。
单体飞翔器的受控陨落是空间站受控离轨的基础，如我国每年1~2艘货运飞船积贮了很好的工程实践训戒。但关于多舱段复杂构型的空间站，仍然需要进行专门设计。
NASA已签发一份价值8.43亿好意思元的合同，由SpaceX开发名为“好意思国离轨航天器”（USDV）的飞翔器用于国外空间站离轨。根据咫尺线路的讯息，USDV质地测度超越30吨，包括16吨鼓吹剂；接受离轨操作的国外空间站总重约460吨。USDV到达国外空间站并查验结束后，空间站轨说念自然衰减至330公里，临了一批宇航员就会复返地球。之后轨说念赓续衰减梗概6个月，空间站在USDV匡助下受控离轨。NASA测度它再入大气层后仍未燃尽的碎屑尺寸可能从微波炉到轿车大小不等，临了坠入一派长约2000公里的狭隘海域。
和平号空间站从南太平洋上空再入（图源：NASA）
2
以空间站为平台不雅测碎屑
天下上已有航天机构辐射了用于空间碎屑在轨监测的卫星。而空间站动作耐久在轨飞翔的天际基地，自然具备保险关联监测斥地在轨运行、为空间碎屑不雅测提供有益匡助的要求。
空间碎屑的不雅测技能
空间碎屑监测分为地基和天基两种模式，不雅测技能包括雷达和光学。地基主要依靠多样大地站，上风是工夫锻练、本钱相对较低，而且在大地保险要求下对斥地尺寸、功率等的制约较小。但地基不雅测的缺点亦然彰着的：唯有环球布站才可能终了较好的连气儿监视、追踪和精准测量，光学不雅测更是唯有当测站所在地处于晨昏时段才能得回好的不雅测效果，而且还会受到大气和欢畅要求的打扰。因此，大地站的不雅测遵守是相对比较低的。
与大地不雅测受到的地域、不雅测时候时机限定比较，天基不雅测笼罩边界要广得多，完全莫得大气影响，而且不错从不同场所对宗旨进行不雅测。加受骗今的卫星都有环球定位与导航斥地，实时精详情轨对不雅测定位碎屑相称有益。我国大地站多在国土边界内，天基不雅测是很好的补充。
传统的天基不雅测系统受卫星限制限定，用于不雅测和信息处理及传输的资源有限，要得回好的不雅测效果需要很大参预。好意思国自20世纪90年代初始研制、部署天基空间态势感知卫星，2010岁首始建设天基天际监视系统（Space Based Space Surveillance/SBSS），空间宗旨监测进入天基时期。据称SBSS系统可将好意思国空间宗旨监测才能提高50%，笼罩中坎坷千般轨说念或弹说念宗旨，并具有宗旨性情探伤才能。
到咫尺，好意思国依然建立了空、天、地一体的全域笼罩监测网，在服务军事目的同期也奋勉于获取完整准确的空间碎屑编目及模子。ESA和加拿大等也开展了关联研究，并辐射了不雅测卫星。
空间碎屑的“中间尺寸”
如前文所述，空间站对看得见的大尺寸碎屑进行遁藏，对看不见的小碎屑只可防护。问题在于，这两个对策咫尺并不闭合：看得见的碎屑尺寸在10cm以上，而防得住的碎屑只达到1cm尺寸或更小量级；从1cm到10cm的“中间尺寸”，实质上成了只可靠概率“乐天任命”的残余风险。
因此，空间碎屑防护一方面要络续增强防护才能，举高可防护的上限；另一方面加强不雅测才能，缩短可不雅测的下限。关于后者，空间站不错孝敬力量，坎坷努力压缩残余风险对应的“中间尺寸”，直至不雅测和防护才能衔尾。
空间站的不雅测神色
空间站可愚弄各舱段的载荷适配器安装不同不雅测场所的多个碎屑监测斥地，构建一个天基不雅测站。这个不雅测站援助监测工夫和斥地的飞翔考据，也不错径直参与空间碎屑监测任务。其处事模式包括：
——天基补充地基
愚弄空间站上的不雅测信息补充地基不雅测的不足。举例发现地基不雅测不到的碎屑，补充编目；对在编碎屑积贮不雅测数据，补充完善关联信息，进一步提高不雅测精度和宗旨性情准确度。
——天地协同不雅测
1993年，NASA约翰逊航天中心（Johnson Space Center）和洛克希德工程与科学公司（Lockheed Engineering and Sciences Company）的研究者们曾建议一个特兴味的决议：在国外空间站（那时还叫“摆脱”号，Space Station Freedom/SSF）上安装天基雷达形成电磁竹篱；大地雷达提供碎屑的轨说念瞻望信息，空间站上（沿轨说念面）的电磁竹篱在瞻望位置探伤碎屑实质穿越轨说念面的时候、俯仰角、距离及距离变化率等数据并传回大地，贪图处理出更新更精准的碎屑轨说念，临了据此生成空间站遁藏预警信息。
空间碎屑大地雷达探伤系统（图源：SemanticScholar）
空间站“电磁竹篱”碎屑探伤系统（图源：SemanticScholar）
该决议当今不一定适用了，但这种天地配合、协归并体的处事模式是值得探讨的。以当今的天地通讯才能和贪图处理水平，多数数据的实时交互与贪图分析比30年前要刚烈和浮浅得多。空间站和大地站的数据稀奇中的有用信息不仅是粗造重叠，而且是不错迭代增强的。
——天基不雅测网
为了更加全面不雅测空间碎屑，好多研究也建议了用多个不雅测平台组网处事的设计，包括同高度和不同高度的多不雅测点组网。
空间站不错与不雅测卫星组网。动作不雅测网的一个节点，空间站不仅不错提供多场所的不雅测数据，而且不错愚弄自身的信息处理及天地通讯才能成为不雅测数据汇集、处理和中转的信息节点，提高监测遵守。
空间站动作不雅测平台的上风和不足
空间站动作不雅测平台的上风很彰着：
1
保险资源丰富。
与卫星平台比较，空间站能援助尺寸、分量、功耗都大得多的不雅测斥地，不错设计并竖立多台斥地对多个场所多个角度同期进行不雅测，还不错进行微波、可见光、红外等不同体制的同步不雅测。此外，空间站的高性能天地数据链路也长短常有劲的保险。
2
耐久牢固飞翔。
一般的中低轨说念卫星由于轨说念衰减等因素，寿命无为在8年傍边。空间站则不错通过鼓吹剂补加连气儿飞翔15年以致更永劫候，从而得回耐久的不雅测数据积贮。
3
东说念主在现场。
空间站上的斥地可人慕、可维修、可升级、可替换、可增配，这关于电子信息等飞速发展的斥地长短常有益的。愚弄这一上风，好多工夫和产物还不错先开展考据，创新更迭后再认真从戎。
空间站的颓势亦然有的，其最大弱项是弗成能为了碎屑不雅测去设计和改变轨说念；比较专门用于不雅测的卫星，遵守无法达到最高。另外，如果空间站要承担星座节点作用，也需要增多星-站之间的径直通讯才能。
畴昔深空飞翔中的碎屑防护
钱学森在1962年出书的《星际飞翔概论》中建议“星际飞翔船埠”构想，即把东说念主造卫星或空间站动作东说念主类深空探索和星际旅行的开拔点或中转站。当东说念主类空间站承担起这一职责，畴昔载东说念主航天与今天际间站所濒临的空间碎屑环境又不同了。
领先，空间环境中基本莫得东说念主造物体和碎屑了，航天器面对的将是着实的微流星体。其撞击概率会比近地碎屑小得多，但因为飞翔器和微流星体相对速率更高，且深空飞翔旅途上的探伤预警才能远低于近地空间，撞击后果可能更为严重。其次，脱离了地球磁场保护，再加上以月和年计的飞翔时候，载东说念主飞翔器对防辐射的要求大大高于近地空间站，这就要求飞翔器的防护结构需要有富足的密度。
概述探讨对微流星体和寰宇辐射的防护，深空载东说念主飞翔器的设计将与近地空间站有相称大的差异，以至于好多业内同业怀疑现存的飞翔器结构面目根柢无法在几个月到一两年的深空飞翔中有用保护航天员免受过量辐射危害。在讨论辐射防护时，一位同业一又友曾建议一个遐想：俘获一颗小行星，将其装上约束系统和鼓吹装配，挖个洞动作东说念主的坦护所，以改造后的这颗小行星充任星际飞翔器。这么的飞翔器自然兼顾了寰宇辐射和微流星的防护。
畴昔的深空飞翔是怎样的？其设计尚无蓝图，但一定会很特兴味。
到了终了星际侨民的那一天，咱们的子孙在回首天际探索艰险历程时也许会想起中国东说念主闇练的一句诗词：
——曾记否，到中流击水，浪遏飞舟？
>End
本文转载自“新华网想客”，原标题《击水中流：载东说念主空间站针对空间碎屑的设计》。
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HISTORY/往期推选
充满情谊的新时期，
充满挑战的新河山，
与踔厉奋斗的引颈者，
与众不同的企业家，
沿路开拓，
沿路体验，
沿路感悟，
共同打造更真品性，
共同终了更高价值，
共同见证交易航天更大的跨越！
——《天际与相聚》，不雅察，记录，传播，引颈。
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