4月6日，我國首顆返回式微重力科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星實(shí)踐十號(hào)搭載著19項(xiàng)在軌試驗(yàn)設(shè)備騰空而起，踏上了探索宇宙、返回地球的征程。追隨著實(shí)踐十號(hào)的步伐，記者走進(jìn)我國返回式衛(wèi)星的“老家”、實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星研制單位——航天科技集團(tuán)公司五院，一解心中的諸多困惑。

　　一問實(shí)踐十號(hào)：與以往的返回式衛(wèi)星相比有何區(qū)別?

　　實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星是我國第25顆返回式衛(wèi)星，與上一顆返回式衛(wèi)星——發(fā)射于2006年的實(shí)踐八號(hào)相比，時(shí)間跨度為整整十年。與返回式衛(wèi)星家族的“老前輩”相比，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星有什么不同?

　　要回答這一問題，就不得不從我國返回式衛(wèi)星40年的輝煌歷程說起。上世紀(jì)六十年代中期，我國啟動(dòng)了研制返回式衛(wèi)星計(jì)劃。我國航天科技工作者在一窮二白的基礎(chǔ)上，自力更生、艱苦奮斗，攻克了道道難關(guān)。1975年11月26日，我國第一顆返回式衛(wèi)星發(fā)射成功并在太空運(yùn)行3天后成功回收，我國成為繼美國和蘇聯(lián)后世界上第三個(gè)掌握衛(wèi)星回收技術(shù)的國家，創(chuàng)造了人類航天發(fā)展史上的又一個(gè)奇跡。

　　“作為抓總研制單位，航天科技集團(tuán)公司五院共研制了兩代普查衛(wèi)星、兩代攝影測(cè)繪衛(wèi)星、一代詳查衛(wèi)星及空間育種衛(wèi)星等合計(jì)6種型號(hào)、24顆衛(wèi)星”，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星工程總設(shè)計(jì)師、一直從事返回式衛(wèi)星研制工作的唐伯昶說，“這些返回式衛(wèi)星應(yīng)用于城鄉(xiāng)規(guī)劃、水利建設(shè)、地質(zhì)資源勘探、地圖修測(cè)以及考古等不同的領(lǐng)域，為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)揮了重要作用，在特定歷史時(shí)期取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益”。

　　可以說，我國返回式衛(wèi)星是最早投入應(yīng)用，且應(yīng)用最成功的航天計(jì)劃之一。在傳輸式遙感衛(wèi)星投入使用之前的二十多年里，我國國產(chǎn)的航天遙感資料都來自于返回式衛(wèi)星。90年代末期，傳輸式遙感衛(wèi)星在我國逐漸占據(jù)主要地位，快捷的成像方式，使回收膠片進(jìn)行圖像處理的返回式衛(wèi)星需求大大降低。此后，返回式衛(wèi)星將使命逐漸轉(zhuǎn)為空間科學(xué)領(lǐng)域。在確保衛(wèi)星主任務(wù)完成的前提下，利用衛(wèi)星的裝載、供電、測(cè)控等方面的剩余能力，實(shí)踐八號(hào)衛(wèi)星開展了微重力、暗物質(zhì)探測(cè)等搭載科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

　　與實(shí)踐八號(hào)衛(wèi)星順帶完成一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，十年后，再次踏上返回之旅的實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星，已經(jīng)將使命完全聚焦于空間科學(xué)領(lǐng)域，成為我國第一顆專門的微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。據(jù)實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師趙會(huì)光介紹，實(shí)踐十號(hào)的19項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)項(xiàng)目涉及微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學(xué)、空間輻射效應(yīng)、重力生物效應(yīng)、空間生物技術(shù)領(lǐng)域的多項(xiàng)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)，“這些實(shí)驗(yàn)對(duì)平臺(tái)帶來的挑戰(zhàn)，是以往任何一顆返回式衛(wèi)星都不曾遇到的”?？梢哉f，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星是在返回式衛(wèi)星雄厚的技術(shù)實(shí)力基礎(chǔ)上，在熱控、微重力、供電能力、回收保溫等方面進(jìn)行全面“升級(jí)”，創(chuàng)造性地邁出空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)步伐的一顆“新星”。

　　二問實(shí)踐十號(hào)：與神舟、探月返回器有何區(qū)別?

　　在返回式衛(wèi)星的大家庭里，實(shí)踐十號(hào)還有著一些特殊用途的“弟兄”。例如為大家熟知的神舟號(hào)載人飛船，還有負(fù)責(zé)深空探測(cè)任務(wù)的返回器。

　　傳統(tǒng)意義返回式衛(wèi)星特指近地軌道運(yùn)行的無人返回型航天器。美國、前蘇聯(lián)、中國、日本、歐空局等均成功或部分成功地研制了返回式衛(wèi)星，其中美國、前蘇聯(lián)和中國成為世界航天界公認(rèn)最先且比較充分掌握返回技術(shù)的三個(gè)國家。

　　經(jīng)過40余年發(fā)展，特別是隨著航天技術(shù)進(jìn)步和航天任務(wù)多樣化，面向近地?zé)o人返回、深空探測(cè)無人返回、載人安全返回等，返回式衛(wèi)星技術(shù)發(fā)生了極為深刻的轉(zhuǎn)化和拓展，典型代表是美國的阿波羅飛船、俄羅斯的聯(lián)盟號(hào)飛船、日本隼鳥返回器和中國的神舟號(hào)飛船任務(wù)等。2014年10月，我國嫦娥五號(hào)飛行試驗(yàn)器任務(wù)圓滿成功，我國掌握了返回器半彈道跳躍式返回再入的關(guān)鍵技術(shù)。

　　不論是神舟系列載人飛船，還是深空探月返回器，均在傳統(tǒng)意義的返回式衛(wèi)星技術(shù)基礎(chǔ)上取得了顯著進(jìn)步，例如氣動(dòng)布局及氣動(dòng)控制技術(shù)、防熱材料和防熱結(jié)構(gòu)技術(shù)等。盡管如此，實(shí)踐十號(hào)等傳統(tǒng)返回式衛(wèi)星仍以其系統(tǒng)簡單可靠、成本低、應(yīng)用便捷等優(yōu)勢(shì)，成為一種有效的空間服務(wù)手段，并廣泛應(yīng)用于空間微重力實(shí)驗(yàn)、空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)、新技術(shù)試驗(yàn)等領(lǐng)域。

　　三問實(shí)踐十號(hào)：如何返回?

　　提到衛(wèi)星回收，人們可能會(huì)想到把整個(gè)衛(wèi)星都回收回來，其實(shí)不是這樣的。返回式衛(wèi)星在完成預(yù)定任務(wù)返回地面的時(shí)候，將必須帶回來的物品和返回過程中需要的工作設(shè)備集中在一個(gè)艙體里，稱為返回艙或回收艙，將其它不需要返回的物品和設(shè)備集中在另外一個(gè)艙體里，如設(shè)備艙、軌道艙。在衛(wèi)星返回前，實(shí)施兩個(gè)艙體的分離，將不需要返回的艙體全部拋掉，留在太空里，在經(jīng)過一系列技術(shù)措施后返回艙返回地面。

　　衛(wèi)星的回收是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，這是因?yàn)樾l(wèi)星在軌道上是以7千米/秒以上的速度飛行的，返回時(shí)如果以這樣高的速度沖向地球大氣層，再入大氣層的時(shí)候會(huì)與空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦，衛(wèi)星的表面會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，從而被燒毀。即使返回艙不被燒毀，由于艙內(nèi)溫度過高，照相膠卷和試驗(yàn)樣品也將受到破壞，整個(gè)衛(wèi)星在天上的工作成果就將毀于一旦。因此，衛(wèi)星回收技術(shù)是航天技術(shù)中一項(xiàng)舉世公認(rèn)的難題。

　　突破衛(wèi)星回收技術(shù)，至少要克服三大難關(guān)。

　　首先，是衛(wèi)星姿態(tài)及軌道控制技術(shù)。在回收艙和儀器艙分離后，制動(dòng)火箭按照預(yù)先計(jì)算好的角度和方向點(diǎn)火工作，使返回艙脫離原先的運(yùn)行軌道轉(zhuǎn)入返回軌道，返回地面。在這期間，如果角度計(jì)算的不正確，比如，本來反推火箭應(yīng)該是把衛(wèi)星向下推，反而向上推了，那么，就可能把衛(wèi)星推向宇宙深處，造成衛(wèi)星不知去向的嚴(yán)重后果。

　　其次，是衛(wèi)星再入防熱技術(shù)。返回艙進(jìn)入大氣層后，由于速度快，艙體的頭部與大氣層進(jìn)行劇烈摩擦，產(chǎn)生大量熱量，這種熱量可達(dá)幾千度，如果沒有過硬的防熱措施，返回艙將被熔化掉。因此，必須采用特殊材料，這種材料一方面能阻擋熱量進(jìn)入返回艙內(nèi)，另一方面能把大量的熱量迅速帶走。

　　第三，是衛(wèi)星回收技術(shù)。當(dāng)衛(wèi)星下降到距地面10千米左右時(shí)，回收艙拋開后蓋，分級(jí)逐步將引導(dǎo)傘和減速傘打開，此時(shí)，回收艙的速度就一下子小了下來，衛(wèi)星以每小時(shí)將近50千米的速度落地?；厥张撀涞睾?，艙內(nèi)信標(biāo)裝置將發(fā)出信號(hào)，告訴回收人員它所處的位置，待回收人員將回收艙回收后，整個(gè)回收程序才算完成。

　　從上述過程我們可以看出，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星的“回家之路”可以說是過五關(guān)斬六將。

　　四問實(shí)踐十號(hào)：回到哪里?

　　衛(wèi)星成功返回，回收著陸區(qū)域選擇也非常重要。為了便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和尋找返回地面的衛(wèi)星返回艙，美國選擇了在海面作為返回式衛(wèi)星的回收?qǐng)?，用龐大的艦?duì)和直升飛機(jī)群在空中或海上進(jìn)行回收。俄羅斯選擇在一片浩瀚的沙漠作為回收?qǐng)觯@種回收?qǐng)龅氐赜驈V闊，地面平坦，視野開闊。

　　中國雖然幅員寬廣遼闊，但在上世紀(jì)70年代，我國在研制返回式衛(wèi)星的初期，衛(wèi)星回收?qǐng)龅倪x擇也很費(fèi)腦筋。新疆、內(nèi)蒙古、黑龍江等省區(qū)雖然地域?qū)拸V，沙漠和草原很多，人煙稀少，但是靠近我國邊境，衛(wèi)星回收的時(shí)候一旦發(fā)生偏差，容易落到其它國家去，由于當(dāng)時(shí)我國所處于的周邊國際環(huán)境，一旦衛(wèi)星落點(diǎn)發(fā)生偏差，這會(huì)帶來很大麻煩。中原地帶雖然不會(huì)使衛(wèi)星返回艙落到國外去，但又城鎮(zhèn)密布，人口稠密，房屋林立，空中電線縱橫交錯(cuò)，衛(wèi)星回收時(shí)容易出現(xiàn)險(xiǎn)情。最后，權(quán)衡各方面的約束，我國的衛(wèi)星回收?qǐng)鲞x擇了中國腹地四川中部的山區(qū)，這里雖然山丘密林，江河峽谷，給尋找?guī)砝щy，但是，人口和城鎮(zhèn)相對(duì)較少，一旦衛(wèi)星回收時(shí)出現(xiàn)較大偏差，卻不會(huì)落到國境以外。我國這種特殊的衛(wèi)星回收區(qū)域，使衛(wèi)星回收較之蘇美在技術(shù)上難度要大得多。

　　實(shí)踐十號(hào)返回式衛(wèi)星回收?qǐng)鰹槭裁催x在了內(nèi)蒙古?主要考慮。一是經(jīng)過幾十年的發(fā)展，特別是改革開放以來，我國發(fā)生了天翻地覆的變化，我國腹地四川中部的山區(qū)也發(fā)生了變化，人員密度增大，新建房屋林立，衛(wèi)星在此回收將給老百姓的人身和財(cái)產(chǎn)安全帶來很大的威脅。二是這里山丘密林，江河峽谷，將給衛(wèi)星尋找?guī)砝щy，針對(duì)這種情況，利用我國在內(nèi)蒙古中部地區(qū)建成并回收多艘神舟飛船的載人航天回收?qǐng)?，進(jìn)行實(shí)踐十號(hào)回收，無疑是一個(gè)理想的選擇。

　　據(jù)實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星總指揮邱家穩(wěn)介紹，與以往在內(nèi)蒙古地區(qū)以半彈道式回收方式返回的神舟號(hào)飛船和嫦娥五號(hào)飛行試驗(yàn)器相比，實(shí)踐十號(hào)將開辟我國在內(nèi)蒙古地區(qū)第一次實(shí)現(xiàn)彈道式回收衛(wèi)星的先河。（來源|國際太空 文|潘晨）

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