任务中罕见受挫，碎片迅速撞击
舷窗开裂迫使中国载人航天计划首次在任务中途决定取消载人返回。中国将派遣受损的神舟二十号飞船在无人状态下返回地球，以便进行详细检查。此后，天宫空间站周边开展了一周的应急行动，将乘组安全送回地球，并为仍在轨的航天员重新安排应急返回飞船。
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11月5日，航天员在例行检查、准备与空间站分离时发现异常：返回舱舷窗边缘出现一道小瑕疵。随后从多个角度拍摄的图像，以及天宫外部摄像机拍摄的画面显示，这确实是一道裂纹，而不是表面残留物。工程师认为，载人返回风险不可接受，因为增压返回舱上的裂纹可能在应力和高温作用下扩展。
神舟二十号的三名航天员刚刚结束在天宫为期六个月的驻留。他们没有按计划离开，而是等待了九天，随后乘坐神舟二十一号返回地球。他们在内蒙古东风着陆场着陆，结束了中国航天员迄今最长的连续在轨驻留，时长略超过200天。
受损的神舟二十号一直停靠在空间站上。它将受控脱离空间站并在无人状态下再入大气层，以便工程师研究舷窗裂纹在返回高应力阶段的变化，并收集未来设计所需的飞行数据。中国载人航天工程办公室发言人季启明表示，飞船将以无人状态返回，并获取无法通过其他方式得到的宝贵飞行测量数据。
工程师在舷窗上发现了什么
项目官员表示，问题很可能由一块微小的太空碎片造成。即使是比沙粒还小的碎片，在近地轨道上也能以每秒数公里的相对速度撞击物体。撞击释放的能量足以使玻璃和金属崩裂或开裂。据飞船设计团队介绍，神舟二十号舷窗出现了一道贯穿厚度的裂纹，从内表面延伸至外表面，在观察窗边缘附近清晰可见。
中国空间技术研究院载人飞船系统总设计师贾世锦介绍了评估结果和对航天员构成的风险。他说，玻璃材料专家审查了舱内拍摄的照片和视频，以及天宫机械臂摄像机拍摄的影像。专家的结论促使团队决定放弃原定的返回方案。
初步判断，这块太空碎片小于1毫米，但飞行速度极快。由此形成的裂纹长度超过1厘米。我们无法在轨直接检查，因此会在神舟二十号返回后对其进行仔细研究。
载人飞船的舷窗组件通常由多块窗格和冗余防护层构成。神舟飞船的舷窗采用三层结构，其中外层热防护部件必须承受再入大气层时的极端高温，温度可能超过摄氏1,000度。任何一层窗格出现贯穿裂纹，都会破坏设计人员为增压返回所预留的安全裕度。地面团队还模拟了最坏情况：裂纹可能在再入过程中扩大，导致舱内失压，并让高速气体冲入舱内。在这种情况下，生命保障系统可能在几秒内就会不堪重负。这种风险不可接受。
应急行动如何展开
确认裂纹后的12小时内，任务控制中心推迟了神舟二十号的返回，并启动应急程序。乘组留在天宫，等待安全的返回飞船。神舟二十一号携新一批乘组抵达后，中国实施了一次罕见的飞船互换。即将返回的航天员乘坐新飞船回家，而新乘组则暂时没有可立即使用的救生飞船。
为填补这一空缺，航天计划提前启动了备用方案。11月25日，也就是宣布推迟返回仅20天后，长征二号F运载火箭将无人驾驶的神舟二十二号送入太空。飞船在发射后仅几小时便完成自动交会对接，为目前驻留天宫的三名航天员恢复了应急返回选项。此次任务还运送了额外补给和专用工具，以便技术人员为神舟二十号离站做好准备时处理受损舷窗。
为什么微小碎片会造成大问题
近地轨道上的物体速度很快，约为每秒7至8公里。两个物体以不同角度相遇时，相对速度还可能更高。即使是小到无法从地面追踪的碎片，在如此速度下也携带巨大动能。亚毫米级颗粒就可能在金属上留下凹坑、使玻璃开裂或损坏隔热毯。过去，较大的碎片撞击曾在航天器太阳能电池板上留下伤痕、刺穿散热器冷却回路，并磨损航天器舷窗。
工程师在设计载人航天器时会考虑这一环境。许多表面由称为惠普尔防护罩的多层缓冲结构保护。这种结构能在小颗粒触及承压舱壁之前将其击碎。舷窗则更难防护。乘组需要清晰的视野来完成对接并掌握周边情况，因此舷窗不能用厚重的防护层遮挡。设计人员改用厚实的多层增强材料窗格，在无需观察时加装防护罩，并限制舷窗的尺寸和数量。即便采取这些措施，如果颗粒以极不利的角度或极高速度撞击，仍可能造成损坏。
监测网络追踪着三万多个足以编目记录的物体。数以百万计的更小碎片无法追踪，却仍有足够的破坏力。碎片来自废弃火箭级、旧卫星、碰撞产生的残片以及微小的天然微流星体。联合国和各国航天机构鼓励采取碎片减缓措施，例如对航天器钝化处理、任务结束后受控再入，以及负责任地选择处置轨道。即使采取这些措施，热门轨道区域的物体密度仍在持续上升。
航天员依靠规避机动和防护措施共同降低风险。空间站和来访飞行器会定期调整轨道以躲避已追踪到的碎片，乘组则会在危险交会期间进入返回舱避险。近年来，改善空间交通协调和共享数据的呼声日益高涨。中国推动与合作伙伴开展联合碎片观测项目，并投资研发离轨帆和精密追踪等技术，以应对这一威胁。
取消载人返回是出于安全考虑
神舟二十号很可能能够承受正常再入时的应力，但在轨道上无法证明这一点。风险管理人员会同时评估事故发生的概率和后果。裂纹灾难性扩大的概率或许较低，但后果可能致命。更安全的选择是等待一艘状况良好的返回飞船，再让受损飞船在无人状态下返回地球。
任务指挥长陈冬着陆后谈到了这一权衡。他表示，这一事件证明，太空探索需要纪律和耐心。
人类探索太空的道路并不平坦，充满艰难险阻。
这是中国空间站计划中首次有即将离站的乘组乘坐并非他们搭乘升空的飞船返回地球。此次行动使他们的任务延长了九天，刷新了中国航天员在轨驻留时长纪录，也检验了应急发射和着陆程序，这些程序将成为未来乘组标准预案的一部分。
无人返回和检查将如何进行
未来几天或几周内，飞行控制人员将对神舟二十号进行常规检查，关闭舱门，并指令飞船脱离天宫。飞船将实施离轨制动，脱离轨道并沿指定走廊再入大气层。飞船在戈壁滩东风着陆区通过降落伞着陆后，回收队将固定舱体。
工程师希望获得的不只是更近距离的观察。他们计划收集舷窗裂纹在再入过程中如何变化的真实数据。温度、压力和振动传感器可以记录裂纹对热浸、高空气动力载荷和声学应力的响应。季启明表示，此次返回将获得最真实的实验数据。这一说法表明，团队将把实际再入载荷与模型及地面测试结果进行对比。此类信息有助于改进未来设计，并完善针对罕见但严重异常情况的飞行规程。
在受控实验室内，专家可以测量裂纹形状，分析撞击位置的残留物，并检查裂纹是否在下降过程中扩展。调查人员还将审查舷窗组件的制造记录和安装流程，以排除与轨道碎片无关的潜在缺陷。
天宫上的运行情况与救生飞船的作用
神舟二十二号目前已对接空间站，现有乘组在出现医疗问题或其他紧急情况时有了返回选项。长期驻留空间站的乘组总是配有一艘随时可用的返回舱。它既是救生艇，也是接送飞船和隔热盾，在轨等待数月后，短短一程便将乘组送回地球。天宫在换班期间可容纳六名航天员，但其生命保障系统是按长期驻留三人进行配置的。保持一艘健康、已对接的返回飞船，是这一运行模式的核心。
中国会将一艘神舟飞船和一枚长征二号F运载火箭保持在待命状态。该系统旨在快速响应，类似于俄罗斯和美国为应对突发情况而配备联盟号飞船及载人飞船的做法。神舟二十二号的快速发射展示了这种战备能力。此次任务也承担了补给工作，运送工具、备件和实验设备，以维持空间站的正常运行。
其他任务如何应对类似意外
航天史上不乏类似先例，进一步说明神舟二十号的处置审慎妥当。2022年，一颗微流星体刺穿了停靠在国际空间站的一艘俄罗斯联盟号飞船的冷却管路。原计划乘坐该飞船返回的乘组留在轨道上，直到一艘无人驾驶的替代联盟号飞船发射升空。美国国家航空航天局（NASA）航天员弗兰克·卢比奥和两名俄罗斯航天员在任务延长后安全返回。
另一次事件中，一艘美国载人飞船在试飞时遭遇姿控发动机和推进系统问题，导致两名航天员在国际空间站的停留时间远超计划。他们继续与空间站常驻乘组一起开展工作，地面团队则制定安全的返程方案。在这两起事件中，决定结果的是谨慎和冗余安排，而非进度压力。神舟二十号事件遵循的也是同样的原则。
未来几个月值得关注的进展
接下来的节点包括神舟二十号无人返回及飞行后分析、神舟二十二号继续作为救生飞船执行任务，以及天宫空间站按部就班开展科学实验和维护工作。神舟二十一号发射的乘组中有迄今最年轻的中国航天员。其中一名航天员预计将驻留太空一年以上，参与一项长期生物学与人因研究。应急返回飞船重新到位后，这些计划得以继续推进。
中国载人航天计划在飞行中遭遇故障的情况并不多见，因此这一事件格外引人关注。它也展现了成熟的应对方式：团队将乘组安全放在首位，迅速发射飞船恢复空间站的安全保障，并把一次异常转化为学习机会，将受损飞船带回地球进行系统检查。检查结果很可能为未来任务的舷窗设计、撞击防护和返回飞行规程提供参考，其中包括计划在本十年后期进行的载人登月尝试。
要点
- 舷窗开裂导致载人再入大气层的安全性无法保证，神舟二十号将无人返回地球。
- 陈冬、陈中瑞和王杰延迟九天后乘坐神舟二十一号安全返回，并刷新了中国航天员在轨驻留时长纪录。
- 11月25日的应急发射将无人驾驶的神舟二十二号送往天宫，作为救生飞船并运送工具和补给。
- 工程师认为，一块亚毫米级碎片导致舷窗出现了一道长度超过1厘米的贯穿裂纹。
- 季启明表示，无人返回旨在收集舷窗裂纹在再入过程中如何变化的真实飞行数据。
- 中国将在飞船于东风着陆场着陆后对舱体进行分析，为未来设计和飞行规程提供参考。
- 这一事件凸显了近地轨道持续存在的碎片风险，也体现了备用载人救援方案的重要性。
