11月14日17時(shí)21分，神舟二十號(hào)航天員陳冬、陳中瑞、王杰全部安全順利出艙，健康狀態(tài)良好。至此，神舟二十號(hào)航天員乘組的太空之旅順利結(jié)束。

此次返回之所以備受關(guān)注，和之前神舟二十號(hào)遇到的波折有很大關(guān)系。

神舟二十號(hào)航天員陳冬、陳中瑞、王杰全部安全順利出艙，健康狀態(tài)良好

11月5日，中國載人航天工程辦公室發(fā)布消息稱，因?yàn)榧磳⑼瓿扇蝿?wù)的神舟二十號(hào)載人飛船疑似遭到微流星體撞擊導(dǎo)致飛船受損，原定11月5日的返回被迫推遲。

11月14日，載人航天辦公室宣布，經(jīng)過仿真試驗(yàn)、地面測(cè)試和評(píng)估后，認(rèn)為神舟二十號(hào)飛船不具備返回放行條件，因而啟動(dòng)了備份船發(fā)射工作。同日，神舟二十號(hào)乘組航天員陳冬、陳中瑞、王杰轉(zhuǎn)移到對(duì)接在空間站的神舟二十一號(hào)飛船返回地球，隨后擇機(jī)發(fā)射神舟二十二號(hào)飛船前往空間站。意味著這是自中國空間站發(fā)射以來，首次啟動(dòng)應(yīng)急備份救援流程。

根據(jù)通稿，此次是疑似微流星或空間碎片（MMOD）擊中神舟二十號(hào)飛船的舷窗。由于這個(gè)部分足夠小，因此反而可以確定不是某些國家惡意進(jìn)行的軌道打擊，只是純粹的巧合。

我們知道，神舟飛船的舷窗分為三層。最外層是高硅氧防熱玻璃，用于在飛船返回時(shí)承受熱流。這層玻璃具有耐高溫但不怎么耐壓的特點(diǎn)，而內(nèi)兩層是帶有密封圈的鋁硅酸鹽強(qiáng)化玻璃，用于承擔(dān)大氣壓力。

而當(dāng)外層舷窗玻璃受損導(dǎo)致強(qiáng)度下降后，有可能在再入過程中破碎，這會(huì)導(dǎo)致不耐熱的內(nèi)層耐壓玻璃受到外層高溫氣流的沖刷。雖然設(shè)置有防火帷幕，但仍然有可能導(dǎo)致內(nèi)層玻璃破碎，導(dǎo)致返回艙在高空失壓，釀成聯(lián)盟-11號(hào)飛船類似的慘劇。

因此，選擇發(fā)射神舟二十二號(hào)飛船是最穩(wěn)妥最保險(xiǎn)的方法，因?yàn)檎l也負(fù)擔(dān)不起神舟二十號(hào)如果再入過程中失壓導(dǎo)致航天員死亡的后果。

神舟飛船的舷窗

撞擊神舟二十號(hào)的MMOD有多種可能的來源，包括來自于自然環(huán)境的微流星，也有人類航天活動(dòng)的軌道碎片。其中微流星和航天器的撞擊速度在11-72千米每秒，空間碎片的相對(duì)速度可能在0-19千米每秒。而隨著多次反衛(wèi)星試驗(yàn)、軌道碰撞和在軌解體事件的發(fā)生，以及一些正常航天活動(dòng)帶來的碎片（如固推熔渣），近地軌道附近MMOD的數(shù)量逐步增加。在國際空間站高度，MMOD的數(shù)量已經(jīng)增加了數(shù)倍，而在705千米軌道上，MMOD的數(shù)量達(dá)到了微流星總量的10倍以上。

雖然MMOD撞擊沒有大型空間碎片撞擊產(chǎn)生的毀滅性結(jié)果，但因?yàn)镸MOD尺寸小，大多難以被空間態(tài)勢(shì)感知雷達(dá)跟蹤和定軌。但即便尺寸較小，MMOD的高撞擊速度仍然會(huì)破壞航天器，這種撞擊會(huì)撕裂航天器表面的熱控材料或是打穿表面，其撞擊產(chǎn)生的碎片和高溫會(huì)在撞擊點(diǎn)形成進(jìn)一步破壞，如果撞擊至關(guān)鍵部位很可能造成嚴(yán)重?fù)p傷。中國空間站天和核心艙的供電系統(tǒng)也被MMOD擊中過部分供配電設(shè)備，由神舟十七號(hào)乘組進(jìn)行兩次出艙并修復(fù)了相關(guān)部分。

STS-70任務(wù)中被MMOD擊中的風(fēng)擋

為應(yīng)對(duì)MMOD，中國空間站為關(guān)鍵設(shè)備配置了雙重冗余，并從去年神舟十八號(hào)開始，逐漸為空間站的一些關(guān)鍵部分安裝有高強(qiáng)度雙層惠普爾護(hù)罩，以保護(hù)一些核心裝置不會(huì)被MMOD撞擊所損壞，并且未來還會(huì)加裝更多的防護(hù)板。但很顯然，空間站不是俄烏戰(zhàn)場(chǎng)上的蛆式坦克，不可能把整個(gè)空間站用各種各樣的爆反鐵柵欄金屬絲狗尾巴草樹枝包起來，因此這種風(fēng)險(xiǎn)始終存在。

作為目前世界上唯二的有人駐留空間站之一，中國空間站是一個(gè)由天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙組成的三艙綜合體。此外，空間站還具有三個(gè)對(duì)接口，包括位于節(jié)點(diǎn)艙的前向?qū)涌诤蛷较驅(qū)涌冢@兩個(gè)對(duì)接口一般用于接待神舟載人飛船。第三個(gè)是位于核心艙尾部的對(duì)接口，一般用于接待天舟貨運(yùn)飛船。空間站標(biāo)準(zhǔn)駐站為三人，在兩個(gè)乘組交接的時(shí)候可有六人。每年發(fā)射2艘神舟載人飛船，每次駐站半年。

相比于中國空間站，國際空間站具有多個(gè)國家的多種飛船共同服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了多種運(yùn)輸手段互相冗余、互相補(bǔ)充的構(gòu)架。如2013年美國“天鵝座”O(jiān)A-3貨運(yùn)飛船發(fā)射失敗、2015年俄羅斯“進(jìn)步”M-27M貨運(yùn)飛船發(fā)射失敗、美國“龍”CRS-7貨運(yùn)飛船接連發(fā)射失敗，空間站的補(bǔ)給一度接近枯竭，但得益于當(dāng)時(shí)國際空間站“曙光”（FGB/Zarya）和“星辰”（DOS/Zvezda）兩個(gè)艙的推進(jìn)系統(tǒng)均加滿了燃料，且2015年8月日本H-IIB發(fā)射了HTV-5貨運(yùn)飛船，成功將新一批補(bǔ)給送抵國際空間站，緩解了這一問題。

2022年，聯(lián)盟MS-22飛船遭到空間碎片撞擊后，其中一位宇航員的應(yīng)急撤離座椅轉(zhuǎn)移到執(zhí)行Crew-5的載人龍飛船上。2024年波音星際線飛船故障導(dǎo)致兩位乘組滯留太空的時(shí)候，應(yīng)急撤離也由執(zhí)行Crew-8的載人龍飛船進(jìn)行，宇航員用泡沫箱拼了兩個(gè)臨時(shí)座椅C6和C7用于返回。

CFT兩位宇航員滯留太空的時(shí)候，載人龍飛船增加了兩個(gè)臨時(shí)座位C6和C7

實(shí)際上很容易發(fā)現(xiàn)，這兩次的冗余都依賴于載人龍飛船滿載7人但實(shí)載4人的冗余，才能夠保證意外情況下把人活著帶回來。但神舟飛船沒有這個(gè)冗余，它就是只能帶三個(gè)人上去或下來，塞六個(gè)也不現(xiàn)實(shí)。飛船故障就讓乘組原地加班半年這種事情也實(shí)在是太不人道了。因此我們選擇采用雖然看似更貴但更保險(xiǎn)的應(yīng)急救援方案，由于采用了“滾動(dòng)值班”策略，提高了資源的利用率和安全性。

我國以一國之力并不可能同時(shí)開發(fā)，在多個(gè)發(fā)射場(chǎng)建立多種飛船部署運(yùn)輸?shù)捏w系。中國空間站的規(guī)模相對(duì)較小，目前只有一種貨運(yùn)飛船和一種載人飛船。因此國內(nèi)進(jìn)一步提高了載人航天的安全系數(shù)，通過高可靠性+系統(tǒng)級(jí)冗余以適應(yīng)發(fā)射窗口的正常延期。

為應(yīng)對(duì)空間站可能遇險(xiǎn)的情況，我國推出了一種被稱為“救援飛船”的方式，這種方式是在發(fā)射場(chǎng)提前備份好下一艘飛船和長征二號(hào)F/G運(yùn)載火箭，完成初步組裝后分別貯存。其中長征二號(hào)F/G火箭停放在90號(hào)垂直總裝測(cè)試廠房的2號(hào)總裝空間內(nèi)，完成火箭本體的組裝和測(cè)試工作，但并不和神舟飛船-整流罩-逃逸塔組合體對(duì)接（也就是“無頭”）。如果空間站在軌遇險(xiǎn)導(dǎo)致軌道上的神舟飛船遇到危險(xiǎn)的話，則使用在發(fā)射場(chǎng)貯存的長征二號(hào)F/G火箭和神舟飛船完成組裝，并快速發(fā)射前往空間站救援航天員。如果沒有問題的話，備份飛船和火箭則轉(zhuǎn)移1號(hào)總裝空間，作為下一次任務(wù)的飛船，實(shí)現(xiàn)“滾動(dòng)值班”。

央視報(bào)道中CZ-2F/G Y22火箭轉(zhuǎn)移至90號(hào)大樓1號(hào)總裝空間，表明采用16天救援方案

救援的方式也分為兩種。我們?cè)谶@里稱之為“8.5天方案”和“16天方案”，分別應(yīng)對(duì)的是兩種情況。如果空間站遭到較嚴(yán)重的破壞導(dǎo)致部分關(guān)鍵子系統(tǒng)失效，站上備用系統(tǒng)啟動(dòng)，航天員可能有生命危險(xiǎn)的情況下，最快的8.5天方案將會(huì)啟動(dòng)。

在這種情況下，將啟動(dòng)工位整合方式。酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心91號(hào)載人工位上的起重機(jī)設(shè)計(jì)用于在飛船在工位上發(fā)生故障時(shí)，能夠?qū)w船從長征二號(hào)F火箭上吊下，送回廠房進(jìn)行維修。在8.5天方案中，長征二號(hào)F/G火箭、備份飛船和逃逸塔將分別轉(zhuǎn)運(yùn)至91號(hào)工位，在工位上完成整合并快速發(fā)射。這種方式在試驗(yàn)隊(duì)三班倒、不惜一切代價(jià)趕進(jìn)度的情況下，可以將周期壓縮至7-8天，適用于緊急救援。

而如果空間站遇到無法返回但無生命危險(xiǎn)的情況，則會(huì)采用稍短一些的16天方案。在此情況下，值班火箭從停放的2號(hào)總裝空間轉(zhuǎn)移至1號(hào)總裝空間，備份值班飛船將在技術(shù)區(qū)用11天時(shí)間完成整備，隨后進(jìn)行船罩組合體、逃逸塔和運(yùn)載火箭的整合，火箭垂直轉(zhuǎn)運(yùn)至91號(hào)工位進(jìn)行發(fā)射。

無頭狀態(tài)的CZ-2F/G Y18火箭

8.5天方案確實(shí)快速，但它顯然不適合于所有情況。8.5天方案中的神舟飛船為了快速整備而壓縮了飛船整備流程，最終可能導(dǎo)致飛船無法達(dá)到半年在軌的壽命。換句話說，8.5天方案打上去的神舟是純粹的救人方案，只負(fù)責(zé)在幾天內(nèi)拉走航天員。而16天方案是飛船如果受損但不影響工作的話就多等幾天，再打一個(gè)具備全功能、全壽命的飛船上去繼續(xù)完成任務(wù)。

很明顯，神舟二十號(hào)此次遭遇的問題并不是“進(jìn)步M”-34號(hào)撞上和平號(hào)空間站光譜號(hào)實(shí)驗(yàn)艙的那種高危事件，新聞通稿里的“空間站工作正常，航天員正常”，說明空間站工作正常，航天員沒有生命危險(xiǎn)，因此完全沒有必要啟動(dòng)8.5天方案，按照正常的16天方案執(zhí)行補(bǔ)發(fā)方案即可。

我們以11月5日官宣異常+17天可以推算出，大概11月22日（其實(shí)加上決策時(shí)間可能還會(huì)晚一點(diǎn)）以后發(fā)射神舟二十二號(hào)飛船。但現(xiàn)在我們看到，11月14日神舟二十一號(hào)就帶著神舟二十號(hào)乘組下來了，把神舟二十一號(hào)乘組和不具備返回能力的神舟二十號(hào)飛船留在了空間站上面，這又是為什么呢？

雖然并沒有官宣具體的原因，但筆者猜測(cè)最可能的原因是神舟二十一號(hào)飛船上攜帶的四只小鼠，這四只小鼠原計(jì)劃在太空中停留五天，11月5日乘坐神舟二十號(hào)返回。但隨著返回過程推遲，鼠鼠駐站的時(shí)間已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)壽命接近三倍，如果死在上面的話處理尸體和微生物/病毒的問題可能會(huì)比較麻煩，當(dāng)然這只是筆者的猜測(cè)。

而停泊的神舟二十號(hào)飛船的整體完好，舷窗耐壓玻璃未受損，只是返回可能存在風(fēng)險(xiǎn)，短期內(nèi)仍然可以滿足避難需求。實(shí)際上，在標(biāo)準(zhǔn)單船駐站過程中如果出現(xiàn)問題的話，乘組一樣會(huì)有一段時(shí)間需要等待新救援飛船的發(fā)射，只是因?yàn)檫@次撞擊正巧發(fā)生在神舟二十號(hào)撤離前，提供了另一種看起來更合理的方案。

鼠鼠實(shí)驗(yàn)包

未來神舟二十二號(hào)飛船空船發(fā)射還帶來了額外的機(jī)會(huì)。在神舟二十二號(hào)對(duì)接空間站后，神舟二十號(hào)還能進(jìn)行一次無人返回。由于此前的空間站下行只能靠神舟飛船，每次只能下行至多五十千克（實(shí)際上還沒這么多）。而無人返回的神舟二十號(hào)飛船在減掉航天員的質(zhì)量后，完全可以進(jìn)行一次300千克級(jí)的空間站下行任務(wù)。正好在早些時(shí)候的新聞發(fā)布會(huì)上，曾提及計(jì)劃于2026年下半年進(jìn)行的夢(mèng)舟一號(hào)飛船任務(wù)中，將下行空間站的艙外服B。如今看來，或許可以直接由神舟二十號(hào)飛船將其帶回。當(dāng)然具體會(huì)帶些什么下來，可能還要看任務(wù)指揮部決定。

神舟二十一號(hào)飛船落地

隨著人類太空活動(dòng)的增加，MMOD中軌道碎片的數(shù)量還在急劇增加，其極小的尺寸帶來難以探測(cè)的問題，則對(duì)航天器防護(hù)和應(yīng)急救援提出了更高的要求。當(dāng)然了，檢驗(yàn)一下應(yīng)急流程也未必是壞事，甚至預(yù)案從它被提出的那一天開始就終會(huì)被用上。而未來是否要為空間站添加遠(yuǎn)程主動(dòng)探測(cè)雷達(dá)，乃至是否有必要安裝主動(dòng)防御設(shè)備？這都是可以討論的話題。

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