流紋岩：宇航員安全返回，中國的太空救援開始了

【文/觀察者網專欄作者 流紋岩】

11月14日17時21分，神舟二十號航天員陳冬、陳中瑞、王傑全部安全順利出艙，健康狀態良好。至此，神舟二十號航天員乘組的太空之旅順利結束。

此次返回之所以備受關注，和之前神舟二十號遇到的波折有很大關係。

神舟二十號航天員陳冬、陳中瑞、王傑全部安全順利出艙，健康狀態良好

11月5日，中國載人航天工程辦公室發佈消息稱，因為即將完成任務的神舟二十號載人飛船疑似遭到微流星體撞擊導致飛船受損，原定11月5日的返回被迫推遲。

11月14日，載人航天辦公室宣佈，經過仿真試驗、地面測試和評估後，認為神舟二十號飛船不具備返回放行條件，因而啓動了備份船發射工作。同日，神舟二十號乘組航天員陳冬、陳中瑞、王傑轉移到對接在空間站的神舟二十一號飛船返回地球，隨後擇機發射神舟二十二號飛船前往空間站。意味着這是自中國空間站發射以來，首次啓動應急備份救援流程。

根據通稿，此次是疑似微流星或空間碎片（MMOD）擊中神舟二十號飛船的舷窗。由於這個部分足夠小，因此反而可以確定不是某些國家惡意進行的軌道打擊，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，用於在飛船返回時承受熱流。這層玻璃具有耐高温但不怎麼耐壓的特點，而內兩層是帶有密封圈的鋁硅酸鹽強化玻璃，用於承擔大氣壓力。

而當外層舷窗玻璃受損導致強度下降後，有可能在再入過程中破碎，這會導致不耐熱的內層耐壓玻璃受到外層高温氣流的沖刷。雖然設置有防火帷幕，但仍然有可能導致內層玻璃破碎，導致返回艙在高空失壓，釀成聯盟-11號飛船類似的慘劇。

因此，選擇發射神舟二十二號飛船是最穩妥最保險的方法，因為誰也負擔不起神舟二十號如果再入過程中失壓導致航天員死亡的後果。

神舟飛船的舷窗

撞擊神舟二十號的MMOD有多種可能的來源，包括來自於自然環境的微流星，也有人類航天活動的軌道碎片。其中微流星和航天器的撞擊速度在11-72千米每秒，空間碎片的相對速度可能在0-19千米每秒。而隨着多次反衞星試驗、軌道碰撞和在軌解體事件的發生，以及一些正常航天活動帶來的碎片（如固推熔渣），近地軌道附近MMOD的數量逐步增加。在國際空間站高度，MMOD的數量已經增加了數倍，而在705千米軌道上，MMOD的數量達到了微流星總量的10倍以上。

雖然MMOD撞擊沒有大型空間碎片撞擊產生的毀滅性結果，但因為MMOD尺寸小，大多難以被空間態勢感知雷達跟蹤和定軌。但即便尺寸較小，MMOD的高撞擊速度仍然會破壞航天器，這種撞擊會撕裂航天器表面的熱控材料或是打穿表面，其撞擊產生的碎片和高温會在撞擊點形成進一步破壞，如果撞擊至關鍵部位很可能造成嚴重損傷。中國空間站天和核心艙的供電系統也被MMOD擊中過部分供配電設備，由神舟十七號乘組進行兩次出艙並修復了相關部分。

STS-70任務中被MMOD擊中的風擋

為應對MMOD，中國空間站為關鍵設備配置了雙重冗餘，並從去年神舟十八號開始，逐漸為空間站的一些關鍵部分安裝有高強度雙層惠普爾護罩，以保護一些核心裝置不會被MMOD撞擊所損壞，並且未來還會加裝更多的防護板。但很顯然，空間站不是俄烏戰場上的蛆式坦克，不可能把整個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，因此這種風險始終存在。

作為目前世界上唯二的有人駐留空間站之一，中國空間站是一個由天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙組成的三艙綜合體。此外，空間站還具有三個對接口，包括位於節點艙的前向對接口和徑向對接口，這兩個對接口一般用於接待神舟載人飛船。第三個是位於核心艙尾部的對接口，一般用於接待天舟貨運飛船。空間站標準駐站為三人，在兩個乘組交接的時候可有六人。每年發射2艘神舟載人飛船，每次駐站半年。

相比於中國空間站，國際空間站具有多個國家的多種飛船共同服務，實現了多種運輸手段互相冗餘、互相補充的構架。如2013年美國“天鵝座”OA-3貨運飛船發射失敗、2015年俄羅斯“進步”M-27M貨運飛船發射失敗、美國“龍”CRS-7貨運飛船接連發射失敗，空間站的補給一度接近枯竭，但得益於當時國際空間站“曙光”（FGB/Zarya）和“星辰”（DOS/Zvezda）兩個艙的推進系統均加滿了燃料，且2015年8月日本H-IIB發射了HTV-5貨運飛船，成功將新一批補給送抵國際空間站，緩解了這一問題。

2022年，聯盟MS-22飛船遭到空間碎片撞擊後，其中一位宇航員的應急撤離座椅轉移到執行Crew-5的載人龍飛船上。2024年波音星際線飛船故障導致兩位乘組滯留太空的時候，應急撤離也由執行Crew-8的載人龍飛船進行，宇航員用泡沫箱拼了兩個臨時座椅C6和C7用於返回。

CFT兩位宇航員滯留太空的時候，載人龍飛船增加了兩個臨時座位C6和C7

實際上很容易發現，這兩次的冗餘都依賴於載人龍飛船滿載7人但實載4人的冗餘，才能夠保證意外情況下把人活着帶回來。但神舟飛船沒有這個冗餘，它就是隻能帶三個人上去或下來，塞六個也不現實。飛船故障就讓乘組原地加班半年這種事情也實在是太不人道了。因此我們選擇採用雖然看似更貴但更保險的應急救援方案，由於採用了“滾動值班”策略，提高了資源的利用率和安全性。

我國以一國之力並不可能同時開發，在多個發射場建立多種飛船部署運輸的體系。中國空間站的規模相對較小，目前只有一種貨運飛船和一種載人飛船。因此國內進一步提高了載人航天的安全係數，通過高可靠性+系統級冗餘以適應發射窗口的正常延期。

為應對空間站可能遇險的情況，我國推出了一種被稱為“救援飛船”的方式，這種方式是在發射場提前備份好下一艘飛船和長征二號F/G運載火箭，完成初步組裝後分別貯存。其中長征二號F/G火箭停放在90號垂直總裝測試廠房的2號總裝空間內，完成火箭本體的組裝和測試工作，但並不和神舟飛船-整流罩-逃逸塔組合體對接（也就是“無頭”）。如果空間站在軌遇險導致軌道上的神舟飛船遇到危險的話，則使用在發射場貯存的長征二號F/G火箭和神舟飛船完成組裝，並快速發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移1號總裝空間，作為下一次任務的飛船，實現“滾動值班”。

央視報道中CZ-2F/G Y22火箭轉移至90號大樓1號總裝空間，表明採用16天救援方案

救援的方式也分為兩種。我們在這裏稱之為“8.5天方案”和“16天方案”，分別應對的是兩種情況。如果空間站遭到較嚴重的破壞導致部分關鍵子系統失效，站上備用系統啓動，航天員可能有生命危險的情況下，最快的8.5天方案將會啓動。

在這種情況下，將啓動工位整合方式。酒泉衞星發射中心91號載人工位上的起重機設計用於在飛船在工位上發生故障時，能夠將飛船從長征二號F火箭上吊下，送回廠房進行維修。在8.5天方案中，長征二號F/G火箭、備份飛船和逃逸塔將分別轉運至91號工位，在工位上完成整合並快速發射。這種方式在試驗隊三班倒、不惜一切代價趕進度的情況下，可以將週期壓縮至7-8天，適用於緊急救援。

而如果空間站遇到無法返回但無生命危險的情況，則會採用稍短一些的16天方案。在此情況下，值班火箭從停放的2號總裝空間轉移至1號總裝空間，備份值班飛船將在技術區用11天時間完成整備，隨後進行船罩組合體、逃逸塔和運載火箭的整合，火箭垂直轉運至91號工位進行發射。

無頭狀態的CZ-2F/G Y18火箭

8.5天方案確實快速，但它顯然不適合於所有情況。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，最終可能導致飛船無法達到半年在軌的壽命。換句話説，8.5天方案打上去的神舟是純粹的救人方案，只負責在幾天內拉走航天員。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，再打一個具備全功能、全壽命的飛船上去繼續完成任務。

很明顯，神舟二十號此次遭遇的問題並不是“進步M”-34號撞上和平號空間站光譜號實驗艙的那種高危事件，新聞通稿裏的“空間站工作正常，航天員正常”，説明空間站工作正常，航天員沒有生命危險，因此完全沒有必要啓動8.5天方案，按照正常的16天方案執行補發方案即可。

我們以11月5日官宣異常+17天可以推算出，大概11月22日（其實加上決策時間可能還會晚一點）以後發射神舟二十二號飛船。但現在我們看到，11月14日神舟二十一號就帶着神舟二十號乘組下來了，把神舟二十一號乘組和不具備返回能力的神舟二十號飛船留在了空間站上面，這又是為什麼呢？

雖然並沒有官宣具體的原因，但筆者猜測最可能的原因是神舟二十一號飛船上攜帶的四隻小鼠，這四隻小鼠原計劃在太空中停留五天，11月5日乘坐神舟二十號返回。但隨着返回過程推遲，鼠鼠駐站的時間已經達到了設計壽命接近三倍，如果死在上面的話處理屍體和微生物/病毒的問題可能會比較麻煩，當然這只是筆者的猜測。

而停泊的神舟二十號飛船的整體完好，舷窗耐壓玻璃未受損，只是返回可能存在風險，短期內仍然可以滿足避難需求。實際上，在標準單船駐站過程中如果出現問題的話，乘組一樣會有一段時間需要等待新救援飛船的發射，只是因為這次撞擊正巧發生在神舟二十號撤離前，提供了另一種看起來更合理的方案。

鼠鼠實驗包

未來神舟二十二號飛船空船發射還帶來了額外的機會。在神舟二十二號對接空間站後，神舟二十號還能進行一次無人返回。由於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（實際上還沒這麼多）。而無人返回的神舟二十號飛船在減掉航天員的質量後，完全可以進行一次300千克級的空間站下行任務。正好在早些時候的新聞發佈會上，曾提及計劃於2026年下半年進行的夢舟一號飛船任務中，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飛船將其帶回。當然具體會帶些什麼下來，可能還要看任務指揮部決定。

神舟二十一號飛船落地

隨着人類太空活動的增加，MMOD中軌道碎片的數量還在急劇增加，其極小的尺寸帶來難以探測的問題，則對航天器防護和應急救援提出了更高的要求。當然了，檢驗一下應急流程也未必是壞事，甚至預案從它被提出的那一天開始就終會被用上。而未來是否要為空間站添加遠程主動探測雷達，乃至是否有必要安裝主動防禦設備？這都是可以討論的話題。

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