4月6日，我國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐十號(hào)從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空。它是空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)首批科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星中唯一的返回式衛(wèi)星，也是單次搭載空間實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目最多的衛(wèi)星，專門用于微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)的空間實(shí)驗(yàn)研究。微重力是什么？高大上的實(shí)踐十號(hào)上天的主要任務(wù)是什么？返回式衛(wèi)星技術(shù)，難點(diǎn)在哪？看下文，你就明白了。

　　在微重力環(huán)境中會(huì)出現(xiàn)一些與重力環(huán)境不同的物理規(guī)律，十分奇妙。例如，流體中浮力和靜壓力消失，基本沒有引力引起的流體自然對(duì)流，擴(kuò)散過程成為主要因素；液體的約束力來(lái)自于表面張力；毛細(xì)現(xiàn)象和潤(rùn)濕現(xiàn)象(液體在另一種物體表面的擴(kuò)展現(xiàn)象)加劇。所以，在微重力環(huán)境中進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)具有重要意義，能消除所有重力引起的不利因素，進(jìn)行微重力物理、生物、生命等領(lǐng)域的研究，并進(jìn)行有關(guān)生產(chǎn)制造和加工工藝試驗(yàn)，開展微重力應(yīng)用研究。

　　目前，不少國(guó)家的科學(xué)家們都想利用多種方式營(yíng)造微重力環(huán)境開展研究，比如拋物線飛機(jī)、探空火箭、宇宙飛船、空間站等實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，但它們有的只能提供幾分鐘甚至更短的微重力環(huán)境，有的則價(jià)格昂貴，帶回樣品比較有限，周期也較長(zhǎng)。這對(duì)空間生命科學(xué)等一些短周期科學(xué)實(shí)驗(yàn)有較大限制，要想進(jìn)行時(shí)間和價(jià)格都合適的微重力研究，返回式衛(wèi)星是一個(gè)很好的選擇。這種航天器運(yùn)行周期短，適合開展短周期的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。它以其系統(tǒng)簡(jiǎn)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。我國(guó)返回式衛(wèi)星技術(shù)現(xiàn)已比較成熟，在此前入軌的23顆返回式衛(wèi)星中，成功回收了22顆。

　　實(shí)踐十號(hào)是我國(guó)開發(fā)出的一個(gè)專門用于開展微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)研究的高效、短期、綜合空間實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使我們國(guó)家的空間微重力研究有了新的技術(shù)手段。這個(gè)在太空中臨時(shí)搭建的實(shí)驗(yàn)室在太空中要飛行15天。其工作時(shí)間與其上電池的電量有關(guān)。這顆衛(wèi)星沒有裝太陽(yáng)電池翼，以免產(chǎn)生振動(dòng)而影響科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

　　該衛(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，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星在熱控、微重力、供電能力、回收保溫等方面進(jìn)行全面“升級(jí)”。衛(wèi)星系統(tǒng)由11個(gè)分系統(tǒng)組成，具有“五多一大”任務(wù)特點(diǎn)，即：科學(xué)目標(biāo)多，載荷狀態(tài)新；科學(xué)實(shí)驗(yàn)需求差別大；科學(xué)需求變化多；產(chǎn)品選用領(lǐng)域多，產(chǎn)品研制狀態(tài)復(fù)雜；沿用/復(fù)產(chǎn)產(chǎn)品多，產(chǎn)品保證要求難；固有單點(diǎn)環(huán)節(jié)多，風(fēng)險(xiǎn)管控要求高。

　　實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星工程項(xiàng)目首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士胡文瑞介紹實(shí)踐十號(hào)返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的總體情況

　　實(shí)踐十號(hào)是我國(guó)首顆為開展多項(xiàng)“微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)”空間實(shí)驗(yàn)而專門量身定做的返回式衛(wèi)星，其承載能力、微重力水平、實(shí)驗(yàn)載荷服務(wù)支持能力等較以往返回式衛(wèi)星均有進(jìn)一步提升，可謂我國(guó)新一代具有安全回收、適應(yīng)中長(zhǎng)期在軌試驗(yàn)、應(yīng)用靈活和成本低廉的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

　　根據(jù)任務(wù)要求，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星在軌道設(shè)計(jì)上也進(jìn)行了調(diào)整，由以往返回式衛(wèi)星的橢圓軌道變?yōu)閳A軌道，這一由“橄欖”變“圓環(huán)”的改變，大大提高了微重力水平，為更好地開展微重力環(huán)境下的科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了有力的支撐。

　　它首次在返回式衛(wèi)星上采用流體回路系統(tǒng)，大幅提升載荷功耗承受能力，以滿足開展異常復(fù)雜科學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。比如，衛(wèi)星將原來(lái)的程控、遙測(cè)、遙控分系統(tǒng)的功能整合，形成了數(shù)管分系統(tǒng)；為了適應(yīng)19項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)管理要求和微重力平臺(tái)能力需要，首次構(gòu)建了基于數(shù)管分系統(tǒng)和服務(wù)支持子系統(tǒng)的兩級(jí)構(gòu)架機(jī)制，以便于更好地適應(yīng)多任務(wù)、多載荷的適配要求。

　　為精準(zhǔn)測(cè)量衛(wèi)星的在軌微重力水平，實(shí)踐十號(hào)首次采用了高精度、多模式工程參數(shù)測(cè)量分系統(tǒng)。利用這一新增的分系統(tǒng)，能夠用數(shù)據(jù)說(shuō)話，準(zhǔn)確地告訴科學(xué)家們平臺(tái)的微重力是多少，便于更好地開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

　　實(shí)踐十號(hào)的主要任務(wù)是開展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)六大領(lǐng)域的19項(xiàng)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)，其中有11項(xiàng)收回，8項(xiàng)不收回；有十項(xiàng)微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，9項(xiàng)空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這是迄今為止單次空間微重力和生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及種類最多的衛(wèi)星空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，每一項(xiàng)都具有很強(qiáng)的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。

　　為什么要在微重力環(huán)境下進(jìn)行科學(xué)研究？因?yàn)樵谖⒅亓ο鲁霈F(xiàn)的新現(xiàn)象、新規(guī)律，能發(fā)現(xiàn)被重力掩蓋的現(xiàn)象和實(shí)質(zhì)，為人們深入認(rèn)識(shí)流體、燃燒和物質(zhì)的本質(zhì)提供依據(jù)，改善地面上與人類生活密切的流體、燃燒和物質(zhì)特性?？臻g生命科學(xué)研究地球生物包括人類進(jìn)入空間后，在空間特殊條件下的生存、變化和適應(yīng)等問題，揭示太空環(huán)境對(duì)重要生命現(xiàn)象及生命過程的作用與影響，從而增進(jìn)對(duì)生命起源、生命現(xiàn)象和本質(zhì)以及生命活動(dòng)基本規(guī)律的認(rèn)識(shí)，為發(fā)展地基生物技術(shù)提供理論依據(jù)，并為改善人長(zhǎng)期在太空生活質(zhì)量提供依據(jù)。

　　我國(guó)是世界上第3個(gè)掌握返回式衛(wèi)星技術(shù)的國(guó)家。在發(fā)射實(shí)踐十號(hào)之前，我國(guó)已先后成功發(fā)射了23顆返回式衛(wèi)星，成功回收了22顆。它們分為6種型號(hào)，即返回式衛(wèi)星零號(hào)、一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)和實(shí)踐八號(hào)。用這些返回式衛(wèi)星不僅進(jìn)行了遙感、微重力實(shí)驗(yàn)和新技術(shù)試驗(yàn)以及太空育種，還為中國(guó)掌握載人飛船返回技術(shù)提供了重要借鑒。

　　不過，衛(wèi)星返回是一項(xiàng)很復(fù)雜的技術(shù)，要在空中準(zhǔn)確的完成一系列的高難度動(dòng)作，目前仍只有少數(shù)國(guó)家掌握。要使衛(wèi)星要全地返回地面，至少攻克五大難關(guān)。

　　一是調(diào)姿關(guān)：在衛(wèi)星返回前，把衛(wèi)星從運(yùn)行軌道的姿態(tài)準(zhǔn)確地調(diào)整為返回的姿態(tài)，并使衛(wèi)星在此姿態(tài)下保持穩(wěn)定運(yùn)行；

　　二是制動(dòng)關(guān)：衛(wèi)星上的制動(dòng)火箭應(yīng)按時(shí)點(diǎn)火，可靠工作，從而使衛(wèi)星脫離原來(lái)的運(yùn)行軌道，進(jìn)入預(yù)定的返回軌道；

　　三是防熱關(guān)：衛(wèi)星返回時(shí)不僅要保證衛(wèi)星在高速返回過程中不致因與空氣強(qiáng)烈摩擦而被燒毀，而且艙內(nèi)溫度要保持在儀器艙工作的最高溫度以下；

　　四是軟著陸關(guān)：要有可靠的降落傘系統(tǒng)和回收控制系統(tǒng)，保證以很低的速度著陸，回收物品完好無(wú)損；

　　五是標(biāo)位及尋找關(guān)：要保證能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)及測(cè)量衛(wèi)星的落點(diǎn)位置，使回收區(qū)工作人員盡快發(fā)現(xiàn)返回艙，并開展回收作業(yè)。

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　　目前，航天工程師還在研制可重復(fù)使用的返回式衛(wèi)星，目的是減少空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)的成本，如果成功，前景十分廣闊。此次實(shí)踐十號(hào)飛行首次探索返回式衛(wèi)星低成本技術(shù)和航天器產(chǎn)品可重復(fù)使用技術(shù)。(作者：謝博 空間科學(xué)傳播專家)