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不久前，美國宇航局、歐空局和加拿大航天局聯合發布評估報告，透露韋伯太空望遠鏡已經遭受6次微流星撞擊，其中一次對C3鏡片的撞擊給望遠鏡帶來了無法糾正的事故。眾(zhong) 所周知，近地軌道上擁有大量的太空垃圾，而韋伯望遠鏡運行在距離地球150萬(wan) 公裏外的L2暈軌道上，也躲不開微流星的飛來橫禍。那麽(me) ，宇宙中除了太空垃圾外，還有哪些東(dong) 西會(hui) 對航天器構成威脅呢？

天然流星帶來撞擊

2021年，美國宇航局發布消息稱，根據美國太空監視網絡（SSN）的探測和跟蹤，地球軌道上至少有27000個(ge) 太空垃圾。考慮到當時SSN隻能探測到最小10厘米左右的近地軌道目標，所以實際的太空垃圾數量要遠比探測到的多。

我們(men) 都知道太空垃圾危害大，包括國際空間站和中國空間站都曾為(wei) 了躲避太空垃圾而變軌。雖然太空垃圾導致地球軌道極為(wei) 擁擠，但很多人都忽視了人類航天器進入太空前這裏並非空無一物。

人們(men) 都喜歡對著流星許願，但流星其實並不稀罕。法國牽頭的一個(ge) 科學團隊的研究結果顯示，每年落到地球表麵的微隕石合計約5200噸。

大量的小隕石和微流星日夜不停地落入地球大氣層，這意味著即使在遠離地球的L2軌道上，也很難躲避各種微流星帶來的威脅。

實際上，微流星來自岩石和更大天體(ti) 的分裂物，它們(men) 可能太陽係形成時就存在，也可能是後來彗星和小行星噴發或分裂出來的碎片。

雖然彗星巨大的尾巴很美麗(li) ，但很少有人知道彗星每一次接近太陽都會(hui) 噴發出大量物體(ti) ，成為(wei) 新的太空微流星體(ti) 。同時，彗星壽命末期還可能分裂解體(ti) 產(chan) 生大量微流星。

著名的獅子座流星雨就是坦普爾·塔特爾彗星噴發和分解出來的碎塊顆粒進入大氣層的結果。“韋伯”現在遇到的微流星撞擊還隻是剛開始，該望遠鏡在2023~2024年還要穿過哈雷彗星留下的微流星帶，屆時必定會(hui) 麵臨(lin) 更大考驗。

輻射粒子威脅大

微流星是航天器麵臨(lin) 的主要威脅之一，但太空的苛刻環境不是隻有微流星，除了大家熟悉的真空環境外，高能輻射是其最主要的威脅。在太空中，輻射的來源包括太陽噴發的高能粒子，地球磁場捕獲形成的輻射帶，以及來自銀河係的高能宇宙射線。

真空環境下，不少非金屬材料在較高的溫度下會(hui) 產(chan) 生汽化或分解，例如，大家常見的橡膠在190攝氏度下年分解率達到10%，尼龍和環氧樹脂年分解率達到10%時則需要更低溫度。

從(cong) 這個(ge) 意義(yi) 上講，太陽光的照射就能威脅到航天器上的部分材料。對於(yu) 長期運行在太空的航天器而言，通過慎重選擇外部材料，雖然不用擔心高溫造成的汽化分解，但太陽等天體(ti) 發出的高能輻射，仍然是不可忽視的威脅。

航天員的健康是載人航天的重中之重，而載人航天器特別“怕”輻射危害。太陽耀斑會(hui) 釋放大量的紫外線和X射線，以及大量的高能質子，它的爆發既不規律也無法預測，太陽大耀斑的輻射劑量很強，如果保護不當，航天員可能出現輻射病甚至死亡。

銀河宇宙射線能量很高更難防護，但它的年輻射劑量和一次太陽大耀斑相比少得多。幸運的是地球磁場屏蔽了多數來自太空的輻射，當位於(yu) 地球的範艾倫(lun) 輻射帶之下時，再考慮到航天器有金屬外殼，可以屏蔽一部分太空輻射，所以不需要采取特殊的防輻射措施，但航天器深空飛行的輻射防護就很棘手，這也是未來深空載人飛行的攔路虎之一。

太空輻射對無人航天器同樣構成威脅，太陽的強烈紫外線、X射線和高能帶電粒子，可能對航天器的部分載荷產(chan) 生影響，尤其是強烈紫外線會(hui) 加快有機物的分解。

對於(yu) 一些空間天文設施，還需要對特殊部位進行屏蔽。同時，太陽耀斑和銀河宇宙射線還可能對航天器的電子設備產(chan) 生衝(chong) 擊，甚至導致航天器的電子設備失效。

防護手段的選項不多

太空環境十分苛刻，各國研製的航天器為(wei) 抵禦這樣的惡劣環境，先後發展出了多種防禦手段。

近地軌道不僅(jin) 有天然微流星，還有人工產(chan) 生的太空垃圾，航天器尤其是載人航天器都要采取必要的防護措施。目前，世界各國研製的航天器主要通過堅硬的金屬外殼來硬抗衝(chong) 擊，確保氣密艙不會(hui) 被擊穿。

無人航天器對防撞擊的優(you) 先級較低，但也要采取一定措施。以美國哈勃太空望遠鏡為(wei) 例，它的裏奇-克萊琴（R-C）反射鏡位於(yu) 長長的鏡筒內(nei) ，鏡筒本身起到了一定的保護作用。另外，它還有一個(ge) 鏡筒蓋，必要時可以蓋上，避免被微流星撞擊。

相比運行在近地軌道上的“哈勃”，運行在L2暈軌道上的“韋伯”，麵臨(lin) 的微流星密度要低得多。但是，“韋伯”標誌性的網球場大小的防熱罩，仍然專(zhuan) 門考慮了抵禦微流星撞擊的技術，主要手段是粘合大量加強條形成“防撕裂”的網格，目的是保證微流星撞擊產(chan) 生的孔洞不會(hui) 延伸到網格外。

至於(yu) “韋伯”的鏡片，一方麵是反射鏡的劃痕對成像影響不大，其發布的報告也證實了這一點；另一方麵隻能祈禱它不會(hui) 遇到較大的微流星撞擊。

另外，航天器要抵禦來自太空的高能輻射威脅，目前主要靠硬扛。現役航天器的鋁製金屬外殼可以屏蔽一部分太空輻射，深空環境下的防護措施還有待實際檢驗。

美國宇航局針對高能帶電粒子流和宇宙射線，還提出了艙內(nei) 或艙外增加一層水來進行輻射屏蔽的想法。他們(men) 還有超導電磁鐵產(chan) 生強磁場構成輻射屏蔽的磁層罩概念，以降低太空輻射對航天員的危害。

對於(yu) 無人航天器來說，輻射屏蔽要簡單很多。例如，對抗高能粒子的單粒子效應，既有優(you) 中選優(you) 抗輻射的航天級芯片，也有以SpaceX公司為(wei) 代表企業(ye) 采用的多塊商業(ye) 芯片冗餘(yu) 措施。

此外，航天器設計還要綜合考慮高能輻射對太陽能電池、蓄電池、絕緣材料以及電子器件的影響，通過抗輻射加固和冗餘(yu) 設計等措施，基本可以防禦太空高能輻射的威脅。

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