顺利完成12天太空飞行后,中国首颗微重力科学实验卫星——实践十号返回式卫星回收舱准确降落在内蒙古四子王旗预定着陆区域。回收舱着陆状态正常、外观良好,卫星搜索回收任务顺利完成。实践十号于2012年12月31日正式立项,是我国空间科学先导专项首批科学实验卫星中唯一的返回式卫星,也是单次开展科学实验项目最多的卫星。
难题一:卫星怎样返回地面?
返回式卫星在设计的时候一般由回收舱和仪器舱两部分组成,“实践十号”也不例外。在结构布局上,它充分继承了以往返回式卫星的结构特点,一眼看上去就像一个放大的“子弹头”,内部是由四个舱段构成的仪器舱和返回舱组成,回收是指将返回舱收回来。卫星的回收是一个极其复杂的过程,要求在设计上充分考虑如何控制返回姿态,如何可靠地对付再入大气层时产生的极高温等难题,特别是避免舱内温度过高,试验样品受到破坏。
难题二:返回地球家园应具备什么条件?
据航天科技集团公司五院总体部返回卫星与空间安全总体研究室高振良介绍,首先,“实践十号”的控制系统要能够准确地调整卫星姿态,使它能够从在轨道上飞行的姿态变成返回姿态。其次,卫星舱段必须能够可靠分离,卫星还需自带动力系统,确保顺利脱离原运行轨道,进入返回轨道。
再次,卫星要有良好的防热性能和隔热性能,确保返回舱不被烧毁,并且保证返回舱内部温度不能过高。同时,返回舱上要有良好的减速和缓冲设备,确保安全降落到地面而不被摔坏。最后,返回舱上还要装备标位装置,确保返回落地后能及时发出信号,以便回收人员及时识别位置和成功回收。
难题三:卫星“回家”需突破三大关键技术
一是卫星姿态及轨道控制技术。当卫星进入预定轨道后,星上姿态控制必须保持三轴稳定。“实践十号”返回舱在卫星飞行204圈时升轨返回,其返回飞行时序设计主要继承了以往返回卫星的设计成果,针对星上状态变化、保障条件变化等进行适应性调整。
二是卫星再入防热技术。返回舱进入大气层后,由于速度快,舱体的头部与大气层进行剧烈摩擦,产生大量热量。为确保结构和防热设计能够满足回收要求,研制人员对再入过程的力、热环境分别进行了反复计算。三是卫星回收技术。当“实践十号”在太空飞行12天14.5小时后,卫星开始进入“回家”旅程。回收分系统将采用“时间—过载—时间”的控制方式,使用时间控制器、加速度开关和回收配电器联合工作。
难题四:“回家”地点怎么选择?
据实践十号卫星总指挥邱家稳介绍,一是经过几十年的发展,特别是改革开放以来,中国发生了天翻地覆的变化,腹地四川中部的山区发生了变化,人员密度增大,新建房屋林立,卫星在此回收将给老百姓的人身和财产安全带来很大的威胁。二是那里山丘密林、江河峡谷,将给卫星寻找带来困难。针对这种情况,利用中国在内蒙古中部地区建成并回收多艘神舟飞船的载人航天回收场,进行实践十号回收是一个理想的选择。