4月6日，我国首颗返回式微重力科学试验卫星实践十号搭载着19项在轨试验设备腾空而起，踏上了探索宇宙、返回地球的征程。追随着实践十号的步伐，记者走进我国返回式卫星的“老家”、实践十号卫星研制单位——航天科技集团公司五院，一解心中的诸多困惑。
一问实践十号：与以往的返回式卫星相比有何区别?
实践十号卫星是我国第25颗返回式卫星，与上一颗返回式卫星——发射于2006年的实践八号相比，时间跨度为整整十年。与返回式卫星家族的“老前辈”相比，实践十号卫星有什么不同?
要回答这一问题，就不得不从我国返回式卫星40年的辉煌历程说起。上世纪六十年代中期，我国启动了研制返回式卫星计划。我国航天科技工作者在一穷二白的基础上，自力更生、艰苦奋斗，攻克了道道难关。1975年11月26日，我国第一颗返回式卫星发射成功并在太空运行3天后成功回收，我国成为继美国和苏联后世界上第三个掌握卫星回收技术的国家，创造了人类航天发展史上的又一个奇迹。
“作为抓总研制单位，航天科技集团公司五院共研制了两代普查卫星、两代摄影测绘卫星、一代详查卫星及空间育种卫星等合计6种型号、24颗卫星”，实践十号卫星工程总设计师、一直从事返回式卫星研制工作的唐伯昶说，“这些返回式卫星应用于城乡规划、水利建设、地质资源勘探、地图修测以及考古等不同的领域，为国民经济和国防建设发挥了重要作用，在特定历史时期取得了显著的经济效益和社会效益”。
可以说，我国返回式卫星是最早投入应用，且应用最成功的航天计划之一。在传输式遥感卫星投入使用之前的二十多年里，我国国产的航天遥感资料都来自于返回式卫星。90年代末期，传输式遥感卫星在我国逐渐占据主要地位，快捷的成像方式，使回收胶片进行图像处理的返回式卫星需求大大降低。此后，返回式卫星将使命逐渐转为空间科学领域。在确保卫星主任务完成的前提下，利用卫星的装载、供电、测控等方面的剩余能力，实践八号卫星开展了微重力、暗物质探测等搭载科学实验。
与实践八号卫星顺带完成一些科学实验相比，十年后，再次踏上返回之旅的实践十号卫星，已经将使命完全聚焦于空间科学领域，成为我国第一颗专门的微重力科学实验卫星。据实践十号卫星总设计师赵会光介绍，实践十号的19项科学试验项目涉及微重力流体物理、微重力燃烧、空间材料科学、空间辐射效应、重力生物效应、空间生物技术领域的多项空间科学实验，“这些实验对平台带来的挑战，是以往任何一颗返回式卫星都不曾遇到的”。可以说，实践十号卫星是在返回式卫星雄厚的技术实力基础上，在热控、微重力、供电能力、回收保温等方面进行全面“升级”，创造性地迈出空间科学实验步伐的一颗“新星”。
二问实践十号：与神舟、探月返回器有何区别?
在返回式卫星的大家庭里，实践十号还有着一些特殊用途的“弟兄”。例如为大家熟知的神舟号载人飞船，还有负责深空探测任务的返回器。
传统意义返回式卫星特指近地轨道运行的无人返回型航天器。美国、前苏联、中国、日本、欧空局等均成功或部分成功地研制了返回式卫星，其中美国、前苏联和中国成为世界航天界公认最先且比较充分掌握返回技术的三个国家。
经过40余年发展，特别是随着航天技术进步和航天任务多样化，面向近地无人返回、深空探测无人返回、载人安全返回等，返回式卫星技术发生了极为深刻的转化和拓展，典型代表是美国的阿波罗飞船、俄罗斯的联盟号飞船、日本隼鸟返回器和中国的神舟号飞船任务等。2014年10月，我国嫦娥五号飞行试验器任务圆满成功，我国掌握了返回器半弹道跳跃式返回再入的关键技术。
不论是神舟系列载人飞船，还是深空探月返回器，均在传统意义的返回式卫星技术基础上取得了显著进步，例如气动布局及气动控制技术、防热材料和防热结构技术等。尽管如此，实践十号等传统返回式卫星仍以其系统简单可靠、成本低、应用便捷等优势，成为一种有效的空间服务手段，并广泛应用于空间微重力实验、空间生命科学实验、新技术试验等领域。
三问实践十号：如何返回?
提到卫星回收，人们可能会想到把整个卫星都回收回来，其实不是这样的。返回式卫星在完成预定任务返回地面的时候，将必须带回来的物品和返回过程中需要的工作设备集中在一个舱体里，称为返回舱或回收舱，将其它不需要返回的物品和设备集中在另外一个舱体里，如设备舱、轨道舱。在卫星返回前，实施两个舱体的分离，将不需要返回的舱体全部抛掉，留在太空里，在经过一系列技术措施后返回舱返回地面。
卫星的回收是一个极其复杂的过程，这是因为卫星在轨道上是以7千米/秒以上的速度飞行的，返回时如果以这样高的速度冲向地球大气层，再入大气层的时候会与空气产生强烈的摩擦，卫星的表面会产生很高的温度，从而被烧毁。即使返回舱不被烧毁，由于舱内温度过高，照相胶卷和试验样品也将受到破坏，整个卫星在天上的工作成果就将毁于一旦。因此，卫星回收技术是航天技术中一项举世公认的难题。
突破卫星回收技术，至少要克服三大难关。
首先，是卫星姿态及轨道控制技术。在回收舱和仪器舱分离后，制动火箭按照预先计算好的角度和方向点火工作，使返回舱脱离原先的运行轨道转入返回轨道，返回地面。在这期间，如果角度计算的不正确，比如，本来反推火箭应该是把卫星向下推，反而向上推了，那么，就可能把卫星推向宇宙深处，造成卫星不知去向的严重后果。
其次，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，这种热量可达几千度，如果没有过硬的防热措施，返回舱将被熔化掉。因此，必须采用特殊材料，这种材料一方面能阻挡热量进入返回舱内，另一方面能把大量的热量迅速带走。
第三，是卫星回收技术。当卫星下降到距地面10千米左右时，回收舱抛开后盖，分级逐步将引导伞和减速伞打开，此时，回收舱的速度就一下子小了下来，卫星以每小时将近50千米的速度落地。回收舱落地后，舱内信标装置将发出信号，告诉回收人员它所处的位置，待回收人员将回收舱回收后，整个回收程序才算完成。
从上述过程我们可以看出，实践十号卫星的“回家之路”可以说是过五关斩六将。
四问实践十号：回到哪里?
卫星成功返回，回收着陆区域选择也非常重要。为了便于及时发现和寻找返回地面的卫星返回舱，美国选择了在海面作为返回式卫星的回收场，用庞大的舰队和直升飞机群在空中或海上进行回收。俄罗斯选择在一片浩瀚的沙漠作为回收场，这种回收场地地域广阔，地面平坦，视野开阔。
中国虽然幅员宽广辽阔，但在上世纪70年代，我国在研制返回式卫星的初期，卫星回收场的选择也很费脑筋。新疆、内蒙古、黑龙江等省区虽然地域宽广，沙漠和草原很多，人烟稀少，但是靠近我国边境，卫星回收的时候一旦发生偏差，容易落到其它国家去，由于当时我国所处于的周边国际环境，一旦卫星落点发生偏差，这会带来很大麻烦。中原地带虽然不会使卫星返回舱落到国外去，但又城镇密布，人口稠密，房屋林立，空中电线纵横交错，卫星回收时容易出现险情。最后，权衡各方面的约束，我国的卫星回收场选择了中国腹地四川中部的山区，这里虽然山丘密林，江河峡谷，给寻找带来困难，但是，人口和城镇相对较少，一旦卫星回收时出现较大偏差，却不会落到国境以外。我国这种特殊的卫星回收区域，使卫星回收较之苏美在技术上难度要大得多。
实践十号返回式卫星回收场为什么选在了内蒙古?主要考虑。一是经过几十年的发展，特别是改革开放以来，我国发生了天翻地覆的变化，我国腹地四川中部的山区也发生了变化，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。二是这里山丘密林，江河峡谷，将给卫星寻找带来困难，针对这种情况，利用我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，无疑是一个理想的选择。
据实践十号卫星总指挥邱家稳介绍，与以往在内蒙古地区以半弹道式回收方式返回的神舟号飞船和嫦娥五号飞行试验器相比，实践十号将开辟我国在内蒙古地区第一次实现弹道式回收卫星的先河。（来源|国际太空 文|潘晨）
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