——實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星回收艙回收過(guò)程全紀(jì)實(shí)

    4月的四子王旗草原初露春意，大風(fēng)過(guò)境，大地被夕陽(yáng)染得金黃?；丶伊恕Ｎ覈?guó)第一顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星回收艙在經(jīng)過(guò)204圈的在軌飛行后，終于要在這里回家了。

    從4月6日凌晨實(shí)踐十號(hào)升空到4月18日回收艙重返地球，負(fù)責(zé)衛(wèi)星抓總研制的中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院的試驗(yàn)隊(duì)員們，已經(jīng)在這里守候了10余天。

    這次實(shí)踐十號(hào)回收艙回家，意味著我國(guó)返回式衛(wèi)星和四子王旗一樣，將迎來(lái)它的又一個(gè)春天。

回收艙著陸 （劉欣/攝）

返回式衛(wèi)星首次在草原“回家”

    4月18日，在實(shí)踐十號(hào)回收艙著陸50分鐘前，四子王旗回收?qǐng)觯?架搜索直升機(jī)呼嘯而起，如雄鷹般刺破天空，前往回收區(qū)四角布陣。

    迄今為止，我國(guó)共發(fā)射了25顆返回式衛(wèi)星。前24顆回收艙的落點(diǎn)都選在了四川山區(qū)。在內(nèi)蒙古大草原著陸，實(shí)踐十號(hào)回收艙尚屬首例。

    中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星總指揮邱家穩(wěn)說(shuō)，四川山區(qū)會(huì)給尋找回收艙帶來(lái)困難，過(guò)去之所以將著陸區(qū)選擇在那里，是因?yàn)槟抢锏娜丝诤统擎?zhèn)相對(duì)較少。近年來(lái)這個(gè)地區(qū)人員密度增大、城鎮(zhèn)化速度加快，已不適合在此開展回收工作，因此，實(shí)踐十號(hào)回收著陸區(qū)選擇了具有比較成熟回收條件的四子王旗。

    實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星攜帶的既有返回載荷，也有留軌載荷?；厥张摰幕丶衣肥菑暮土糗壟摲蛛x開始的。走完這段路，它大約需要15分鐘。

    16點(diǎn)15分，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)開始顯示，實(shí)踐十號(hào)回收艙進(jìn)入返回軌道、過(guò)載開關(guān)啟動(dòng)、減速傘打開、主降落傘打開……在回家路上，實(shí)踐十號(hào)回收艙非常流暢地完成著“規(guī)定動(dòng)作”。

    事實(shí)上，實(shí)踐十號(hào)回收艙是否能安全回家，早在其回家道路規(guī)劃時(shí)就已經(jīng)注定。用邱家穩(wěn)的話說(shuō)，“道路決定成敗”。

    這是一條彈道式返回軌道。邱家穩(wěn)表示，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星在距離地面252公里的近地軌道進(jìn)行回收，這種回收方式最為簡(jiǎn)單可靠，性價(jià)比最高。

    彈道式返回存在一些弱點(diǎn)，比如，航天器在進(jìn)入返回軌道后通過(guò)大氣層時(shí)，只受阻力作用而不產(chǎn)生升力，下降速度快，空氣動(dòng)力過(guò)載大，落點(diǎn)無(wú)法調(diào)整和控制，可能與設(shè)計(jì)返回軌道時(shí)的理論落點(diǎn)產(chǎn)生偏差。不過(guò)邱家穩(wěn)給出了“定心丸”——研制人員已將實(shí)踐十號(hào)回收艙和留軌艙的分離參數(shù)設(shè)計(jì)得十分精準(zhǔn)。

    直升機(jī)在空中盤旋，機(jī)載信標(biāo)天線不斷發(fā)出信號(hào)，尋找衛(wèi)星回收艙上信標(biāo)機(jī)傳出的特殊波段頻率。直升機(jī)的電臺(tái)不斷發(fā)出“嗞嗞”響聲。搜索人員屏息凝神，操作預(yù)備，靜待目標(biāo)出現(xiàn)。

    “各號(hào)注意，回收艙彈傘艙蓋，搜索開始?！薄笆盏叫艠?biāo)信號(hào)，定向穩(wěn)定?！薄爸鄙龣C(jī)目視回收艙乘傘下降”……電臺(tái)不斷傳出指令。

    16點(diǎn)25分左右，回收艙出現(xiàn)在人們視野里，它撐著120平方米紅白相間的降落傘踏云而歸。16點(diǎn)30分，它以每秒鐘13米的速度平穩(wěn)著陸內(nèi)蒙古大草原，為大地獻(xiàn)上“第一個(gè)吻”。

工作人員快速處置回收艙 （宿東/攝）

精心護(hù)航鋪就回家“坦途”

    搜索直升機(jī)陸續(xù)抵達(dá)回收艙著陸點(diǎn)，向著落點(diǎn)“俯沖”落地。負(fù)責(zé)回收艙狀態(tài)檢查和降落傘處置的五院試驗(yàn)隊(duì)員劉欣、賈華明快速跳下直升機(jī)，迎著揚(yáng)沙快速向已經(jīng)被大氣層灼燒過(guò)的回收艙跑去。

    試驗(yàn)隊(duì)員們要盡全力快速切斷降落傘、檢查載荷狀態(tài)、切斷星上電源。載荷中的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣本對(duì)于回收艙內(nèi)部環(huán)境的要求非?？量蹋艚o試驗(yàn)隊(duì)員們只有3個(gè)小時(shí)的轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間。

    在現(xiàn)場(chǎng)莊重而緊張的氣氛中，所有操作一氣呵成。之后，直升機(jī)非常麻利地吊起回收艙，迎著夕陽(yáng)，向交付現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)。

    實(shí)踐十號(hào)回收艙從開始回家到著陸，看似順利，但這條回家的路真的平坦嗎？當(dāng)然不是。

    返回式衛(wèi)星回收技術(shù)的復(fù)雜性之高在行業(yè)內(nèi)是公認(rèn)的。五院實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師趙會(huì)光說(shuō)，雖然“實(shí)踐十號(hào)是站在巨人的肩膀上眺望遠(yuǎn)方”，但仍然要突破一系列技術(shù)障礙。

    “衛(wèi)星控制系統(tǒng)要準(zhǔn)確地調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)，留軌艙和回收艙要進(jìn)行有效分離，回收艙要具備良好的防熱、隔熱性能，還要配置良好的減速和緩沖設(shè)備。”趙會(huì)光說(shuō)，研制者們?yōu)閷?shí)踐十號(hào)安裝了很多新設(shè)備和新系統(tǒng)，讓這顆衛(wèi)星變得渾身是寶。

    事實(shí)上，這些新突破從實(shí)踐十號(hào)踏上歸途的那一刻就已經(jīng)開始發(fā)揮作用了。

    回收艙在衛(wèi)星飛行204圈時(shí)升軌返回。衛(wèi)星配置了多個(gè)陀螺，在變軌過(guò)程中，這些陀螺的“健康狀況”對(duì)于姿態(tài)安全具有關(guān)鍵作用。同時(shí)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自主對(duì)陀螺進(jìn)行簡(jiǎn)化快速診斷的功能，一旦發(fā)現(xiàn)陀螺故障即可自主進(jìn)行一次切換，保證衛(wèi)星定姿正常。

    五院實(shí)踐十號(hào)副總設(shè)計(jì)師李春華介紹，為了控制回收艙返回大氣層時(shí)產(chǎn)生的高達(dá)上千度的熱量，研制者們對(duì)回收艙熱控系統(tǒng)進(jìn)行了“精心布局”，同時(shí)為艙體制備了耐熱的特殊材料，能把大量的熱量迅速帶走，確保回收艙內(nèi)溫度正常。

    航天器返回過(guò)程中常見的“黑障”階段是無(wú)法受到監(jiān)控的，在那幾分鐘里，科學(xué)家們只能焦急地等待。研制者們?yōu)閷?shí)踐十號(hào)安裝了脈沖雷達(dá)應(yīng)答機(jī)，保障回收艙在穿出“黑障”后信號(hào)盡可能快地被搜索到，也大大提高了衛(wèi)星落地時(shí)的測(cè)量精度。

    針對(duì)回收時(shí)各種“意外情況”，研制人員還制定了非正常處置預(yù)案，確保各種模式下都能順利回收。“漫漫回收路，一步一突破。”五院實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星回收艙回收試驗(yàn)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)劉慶華說(shuō)，回收艙返回過(guò)程看似簡(jiǎn)單，背后是研制者們工作的艱苦卓絕。

科研人員從回收艙里取出搭載物 （宿東/攝）

星上“乘客”舒適天地往返

    據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星返回距上一次返回式衛(wèi)星實(shí)踐八號(hào)返回已經(jīng)10年了，這顆衛(wèi)星將要實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)效果也被科學(xué)家們期待了10年。

    用李春華的話說(shuō)，這一次如果回收艙不能及時(shí)返回，之前從200多項(xiàng)申請(qǐng)中“精挑細(xì)選”來(lái)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目將成為科學(xué)家們永久的遺憾。即使在返回過(guò)程中稍有差錯(cuò)，這些科學(xué)實(shí)驗(yàn)效果也將受到極大影響。

    在載荷交付現(xiàn)場(chǎng)，回收艙被很快開啟。經(jīng)檢查確認(rèn)，艙中所有“乘客”狀態(tài)良好。現(xiàn)場(chǎng)為此次返回式衛(wèi)星與空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)的完美組合響起了經(jīng)久不息的掌聲。在此之后，這些實(shí)驗(yàn)裝置會(huì)被送到各研究單位進(jìn)行下一步研究。

    從五院公布的數(shù)據(jù)來(lái)看，這顆衛(wèi)星一共搭載了19個(gè)實(shí)驗(yàn)載荷，涉及28項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。這是人類迄今為止，單次空間微重力實(shí)驗(yàn)和生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及種類最多的衛(wèi)星任務(wù)。而回收艙，是完成全部9項(xiàng)空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)和2項(xiàng)微重力實(shí)驗(yàn)的重要“基地”。

    由于這次太空實(shí)驗(yàn)的特殊性，“乘客們”對(duì)于實(shí)踐十號(hào)熱控、微重力、供配電能力、回收保溫等要求非常高。更特別的是，空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)中涉及多種生命體，需要冷熱溫度適宜的舒適環(huán)境。

    為了讓這些“乘客”時(shí)刻保持“舒適自在”，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星在返回衛(wèi)星領(lǐng)域首次引入流體回路系統(tǒng)，并成功研制出我國(guó)最大的航天器熱控冷板，同時(shí)開展了多項(xiàng)專項(xiàng)分析和驗(yàn)證，為實(shí)踐十號(hào)——這座“太空實(shí)驗(yàn)室”安全、舒適地良好運(yùn)行鋪平了道路。正像實(shí)踐十號(hào)工程總師唐伯昶所說(shuō)的那樣，“我們?yōu)樗可碛喼屏嗽S多新功能，既保證實(shí)現(xiàn)科學(xué)目標(biāo)，又要守護(hù)它平安回家?！?/p>

    不僅如此，與以往的返回式衛(wèi)星相比，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星首次將程控、遙測(cè)、遙控分系統(tǒng)的功能整合，形成了數(shù)管分系統(tǒng)。這個(gè)“大管家”始終兢兢業(yè)業(yè)地關(guān)注每個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷的不同需求。在運(yùn)行過(guò)程中，“大管家”可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求隨時(shí)給供配電、熱控等分系統(tǒng)分配任務(wù)，合理安排在軌時(shí)間，進(jìn)行天地遙操作。

    值得關(guān)注的是，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星作為一項(xiàng)開放的衛(wèi)星任務(wù)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)的提出和參與單位包括中科院11個(gè)研究所和6所高校，并與歐空局開展了緊密的國(guó)際空間合作。

    “實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星開啟了返回式衛(wèi)星的‘科學(xué)新模式’?！鼻窦曳€(wěn)說(shuō)，不管是發(fā)射還是返回，對(duì)于中國(guó)空間科學(xué)研究都是一個(gè)新的開始。隨著實(shí)踐十號(hào)任務(wù)的成功，我國(guó)返回式衛(wèi)星將迎來(lái)第二個(gè)春天，未來(lái)，返回式衛(wèi)星將成為我國(guó)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)邁上一個(gè)新臺(tái)階的“守護(hù)神”。