轨道上有几亿个碎片怎么办?香港教授:给航天器穿上“智能皮肤”
2026-10-23 09:31
稿件来源: 香港中通社

【同期】香港理工大学机械工程学系讲座教授及系主任 苏众庆

现在实际上我们的太空它并不空,它实际上已经被密密麻麻,布满了大量的人造卫星。

太空中实际上充斥着很多自然界的各种各样的流星的碎片,它充斥着我们整个的轨道,特别是近地轨道。

所以太空上的这些自然的,或者人造的结构,都对我们在轨的航天器,特别是载人的航天器,时刻产生威胁。

【解说】近年来,中国及全球航天科技迅猛发展,数以万计的新卫星接连升空。但新增的卫星和数不清的太空碎片正导致地球的近地轨道变得日趋拥挤,并对在轨航天系统的安全构成威胁。如何在升空后保护航天员和航天器的安全,成了各国航天团队面临的首要难题。

【解说】2025年11月5日,原定返回地球的神舟二十号载人飞船,因疑似遭小于一毫米的太空微小碎片撞击,导致返回舱舷窗边缘出现裂纹而被迫推迟返回任务。而这样大小的碎片在轨道中有几亿多个,并还在持续增加。

【解说】近日,香港理工大学机械工程学系讲座教授及系主任苏众庆告诉香港中通社记者,他们团队研发出一款“原位纳米传感网络涂层”,可以为航天器的实时健康监测与安全防护带来全新突破。

【同期】香港理工大学机械工程学系讲座教授及系主任 苏众庆

我们就是做一种能够感知到“痛”的“皮肤”,把它“部署”在航天器的外部,它可以实时地(感知)较小型的碎片撞击到(航天器),可能分分钟都会发生事情。撞击了以后,我们能够迅速的知道造成了(哪些)冲击,感知到了发生的位置在哪里,然后再通过系统,我们做一些信号的处理,能够很快地对整个飞船,在微型碎片的撞击下进行一个快速的评估,看看它的残余寿命,看看它的位置是在哪里,是不是很关键的位置,大约的尺寸是多大,损伤的程度是多大,然后把信息再放到中央处理系统进行一个闭环的决策。决策就有可能是不是应该去舱外修补一下,或者严重一点,实际上没有办法去修复,我们应该弃船,让宇航员安全返回。相应的可以采取各种各样的决策。这就是(这项)技术的它的背景和基本原理,

“智能皮肤包裹在航天器外”,实际上是一个比较夸张或者形象的说法。因为我们没有办法真的做出来一层真的皮肤。所以我们把它做成了一个离散式的,但是对于传统的感知的技术,因为我们用了一个全增层制造的概念,就可以把它做得相对来说比较密集一些,可以把它分布在航天器的各个部位。

【解说】苏众庆告诉记者,得益于全增层制造概念,传感器可以在高效、低成本、实现团队想达到的功能之外,也大幅度提升了传感器的寿命。苏众庆表示,目前,该项目已经在卫星和航天器的太阳能电池板进行应用,等到技术成熟并经历验证后,最终这款“智能皮肤”将随着载人航天器一起,长期在太空中服役。

【同期】香港理工大学机械工程学系讲座教授及系主任 苏众庆

从增层制造来说,它实际上是完全根据你的功能,根据你的需求所制造出来的这样的一种新型的材料。这样所制造出来的传感器,就是你想使它具备什么样的功能,它就具有什么样的功能。第二点,因为你是增层(制造),所以它并没有一个装配的过程,所以你做出来的传感器的可靠性也就大幅地增加了。第三点,它基本上是100%的材料的利用率,它的成本也会大幅地降低。第四点,它整个制作的周期会非常短。第五点,它是一个完全数字闭环,从整个的制造从设计到制造,因为它没有装配(环节),到最后再把它合理地嵌入到你的航天器的结构,完全是数字化的,所以精度肯定就高。

我们现在实验室的工作大部分做得七七八八都差不太多了,在实验室的环境下都做得非常好。在香港我们做完研发,在哈工大深圳,还有在北京航天五院,我们已经做了大量的地面的测试。我们(现在)在跟国家很多的航天企业在对接,预计在明年的时候,希望是有一个合适的机会,有这么一个合适的窗口期,把我们一部分的传感器,跟某一个正将要发射的卫星能够(一起)上天去,在外太空做一下测试。这是我们现在希望的。我们在跟几家单位都在谈,也得到了他们大力的支持。

【解说】随着香港首位航天员黎家盈成功升空,香港社会迎来前所未有的航天热。苏众庆告诉记者,香港独特的科研环境和国际金融中心的地位,让它在航天发展中有不可替代的优势。

【同期】香港理工大学机械工程学系讲座教授及系主任 苏众庆

香港首先它是一个科研上的、创科的桥头堡的作用。实际上香港在做科技产业化上,特别是近些年做的都非常努力了,这一方面使得我们在大学里做的,或者一些研究机构的一些最新的交叉的科研的成果,能够很快的把它转化到航天科技里去;第二点,航天大家可能直观的想到它是一个科技硬活,实际上除了科技硬活狠活之外,中间还有很多的软科技,包括航天经济这方面,比如说航天服务,信息的管理,还有法律法规政策的制定,还有像知识产权的转化。因为香港在政策上政治上,还有金融上它都有独特的优势,又是国际一个金融中心,所以它实际上可以起到一个很好的,连接内地和国际上的枢纽的作用;第三点香港它是在大湾区里。香港我们在做研发,但是做很多的实验实际上是在深圳的伙伴院校在做。大湾区里从研发一直到最后的制造到验证,有全产业链的航天的技术,所以也受益于大湾区的优势;第四点,香港有5所世界百强的高校,从人才的培养上,它就具备非常大的优势。我们从教育上,在各个层次都在不断地在开设跟航空航天相关的课程,也就可以培养更多的青年,让他们具备这方面的知识,去参与到航天科技的研发当中去,所以我觉得这4点就使得香港在我们国家的航天科技的整个的工业体系里,实际上就有非常大的独特的优势。

记者 孙晋欣 香港报道