对于太空碎片撞击空间站竞然是这么拉垮

寂静回声

2025年11月，神舟二十号飞船在返回前突发舷窗裂纹危机，中国航天启动首次应急发射，历经20天高效应对，圆满完成航天员安全转移与空间站物资补给任务。
11月4日，神舟二十号航天员在例行检查中发现返回舱舷窗边缘出现三角形裂纹。载人飞船系统总设计师贾世锦第一时间收到现场照片：“有一个三角形的痕迹，尺寸并不是很大。”十多个玻璃行业专家对损伤情况进行研判，认为肯定出现了裂纹，且有贯穿性的裂纹。为保证安全，总指挥部做出返回任务推迟的决定。接下来，经过对飞船舷窗的研制生产过程，包括试验数据、照片等的仔细复核，证明设计没有问题。初步判断空间碎片的尺寸不到一毫米，但速度太快了。“我们在地面做试验，曾经想模拟这个玻璃出现了裂纹，一般的工具都砸不出来，得上锤子才行。”

真是难以想象啊，原来航天部门在地面做仿真实验的时候，对于太空碎片撞击空间站，竞然是这么拉垮。
号称什么自主开发的那些什么仿真软件呢？咋不能在电脑上仿真一下，那号称那些世界第一的超级计算机呢？觉得美国软件不放心，那你做实际撞击，实际上模拟呀，他没有。

太空碎片（含报废卫星、火箭残骸、微小陨石等）与空间站的相对速度极快，相对速度通常为 2–15 公里 / 秒（极端情况可达 20 公里 / 秒），是子弹速度（约 0.5 公里 / 秒）的 4–40 倍。
例：1 厘米直径的铝合金碎片以 10 公里 / 秒撞击，动能相当于 1 辆小轿车以 100 公里 / 小时行驶的动能（约 1.2×10⁵ 焦耳），足以击穿空间站舱壁。


基于冲击动力学，用动能公式（E=½mv²）结合材料抗冲击强度（如铝合金舱壁的临界穿透动能约 10⁴ 焦耳）判断是否穿透；
数值仿真用 SPH（光滑粒子流体动力学）方法模拟超高速撞击过程（碎片破碎、舱壁熔化 / 穿透、裂纹扩展），预测损伤范围（如穿透深度、舱体泄漏风险）；
通过地面超高速撞击实验室（如 NASA 埃姆斯研究中心），用轻气炮发射模拟碎片（速度达 10 公里 / 秒）撞击航天器材料样本，验证模型准确性。

NASA JSC 高超音速撞击技术团队及其 LGG 设施、桑迪亚国家实验室的测试与出版物、高校实验室（如英国开放大学、肯特大学等）以及商业测试机构。对于项目级测试，建议优先选择国家级实验室或认证测试中心


针对空间站全寿命周期（通常 10–15 年），预测太空碎片环境变化，为防护设计提供输入：
NASA 的 ORDEM（轨道碎片工程模型）、ESA 的 MASTER（流星体与空间碎片地面环境参考模型）；
不同轨道高度的碎片通量（单位面积、单位时间内撞击的碎片数量）、大型碎片碰撞产生的次生碎片（Kessler 综合征风险）；
指导空间站防护设计（如关键舱段加装 Whipple 防护屏 —— 双层结构，外层破碎碎片，内层吸收能量）、确定碎片规避的频率上限。





专业太空碎片风险评估软件
1. NASA 官方工具
BUMPER：NASA 约翰逊航天中心开发，专为航天器微流星体和轨道碎片 (MMOD) 风险分析设计，已用于国际空间站所有模块的防护评估。特点：
可分析三维航天器模型和有限元模型
集成多种弹道极限 "损伤" 方程
支持多种碎片环境模型
广泛应用于 ISS、航天飞机、Orion 等项目
ORDEM (Orbital Debris Engineering Model)：NASA 官方认证的 2024 年度软件，计算任意地球轨道卫星的碎片通量：
可预测撞击概率和损伤风险
有 "航天器模式" 和 "望远镜模式"(模拟地面观测)
直观用户界面和图形化输出
Windows 平台可用 NASA
BALLIST：预测防止空间站压力壁穿孔所需的缓冲层厚度，基于 Whipple 防护结构和撞击测试数据库

2. ESA欧洲航天局官方工具
ESABASE2/Debris：ESA 标准太空碎片风险评估工具，提供全面 3D 分析：
支持 3D 航天器建模，考虑几何阴影和二次喷射效应
集成多种环境模型 (MASTER 系列、NASA 90、ORDEM 等)
计算撞击概率和损伤程度
已应用于国际空间站欧洲模块 (哥伦布舱、ATV 等) ESABASE2
MASTER：评估任意地球轨道上碎片或流星体通量，为 DRAMA 提供基础数据，需先安装
DRAMA：碎片风险评估与缓解分析套件，包含多个子工具：
ARES：风险事件统计评估
MIDAS：基于 MASTER 的撞击通量和损伤评估
OSCAR：轨道航天器主动移除分析
CROC：复杂物体横截面计算
SARA：再入生存与风险分析

3. 其他机构专业工具
SBRAM (卫星解体风险评估模块)：NASA 内部工具，模拟爆炸或碰撞后碎片云演化
FREMAT/FREG：ESA 支持的碎片事件模拟工具，用于仿真爆炸和超高速碰撞产生的碎片云
KessPy：开源 Python 库，使用 NASA 标准解体模型模拟轨道爆炸和碰撞事件




通用动力学与碰撞仿真软件 (商业)
这些软件虽非专为太空碎片设计，但凭借强大的非线性动力学计算能力，广泛应用于超高速撞击模拟：
1. 行业领先工具
ANSYS LS-DYNA：
显式非线性有限元分析程序，擅长高速碰撞、穿透模拟
支持 SPH (光滑粒子流体动力学) 方法，适合模拟碎片云
已用于卫星燃料箱受碎片撞击的流体 - 结构耦合分析 Ansys
ANSYS AUTODYN：
专为高速冲击、穿透和爆炸设计
集成多种材料模型和状态方程 (如 Mie-Grüneisen)
适合航天器防护盾设计和碎片撞击模拟
Altair Radioss：
高性能显式求解器，适合高度非线性场景
支持 SPH 与网格有限元混合建模
已用于小型太空碎片对防护盾的超高速撞击模拟
2. 其他商业软件
ABAQUS/Explicit：大型通用有限元软件，适合复杂结构在高速冲击下的响应分析
MSC Dytran：专注于瞬态动力学和流体 - 结构耦合问题，适用于超高速碰撞
Ansys Rocky：颗粒动力学模拟工具，可仿真碎片撞击后的颗粒飞溅


原来是真没有，真的一点没有，吹牛都吹不上来。

阴阳国师

竟然用锤子，笑话啊

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你了解他们之后，就会知道特多的趣事儿，而市井侉子仰望他们的姿势也非常独特，

早年引进了一个先进的柴油机，启动以后不会停机，发生了“棒打柴油机事件”，

我经常跟他们在一起玩！很神奇的

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這是專業認識説的話““我们在地面做试验，曾经想模拟这个玻璃出现了裂纹，一般的工具都砸不出来，得上锤子才行。”，
真的水平差成這樣了。