本刊特約記者 龐丹 潘晨

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悉數(shù)實踐-10衛(wèi)星的“第一”頭銜

本刊特約記者 龐丹 潘晨

實踐-10雖然充分利用了我國成熟的返回式衛(wèi)星技術(shù)，但在研制過程中依然攻克了許多技術(shù)難題，取得了一系列新的技術(shù)突破。與以往返回式衛(wèi)星相比，實踐-10擁有一連串“第一”的頭銜。

1　我國第一顆專門的微重力科學(xué)實驗衛(wèi)星

實踐-10返回式科學(xué)實驗衛(wèi)星是為開展多項“微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)”空間實驗而專門量身定做的返回式衛(wèi)星。衛(wèi)星的承載能力、微重力水平、實驗載荷服務(wù)支持能力等較以往返回式衛(wèi)星均有進(jìn)一步提升，是我國新一代具有安全回收、適應(yīng)中長期在軌試驗、應(yīng)用靈活和成本低廉的空間科學(xué)實驗平臺。在結(jié)構(gòu)布局上，它充分繼承了以往返回式衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)特點，外形是一個圓柱圓錐組合體，內(nèi)部則是由4個艙段構(gòu)成的儀器艙及返回艙。根據(jù)任務(wù)要求，實踐-10衛(wèi)星在軌道設(shè)計上也進(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)實驗提供了有力的支撐。

2　我國衛(wèi)星第一次在四子王旗實現(xiàn)彈道式回收

此次實踐-10返回式衛(wèi)星選擇在內(nèi)蒙古四子王旗回收，而不是以往返回式衛(wèi)星的“回家”地點四川遂寧。這主要是由于遂寧山區(qū)人員密度增大，新建房屋林立，為了保護當(dāng)?shù)匕傩盏娜松砗拓敭a(chǎn)安全，同時也為了衛(wèi)星搜尋回收，于是放棄了遂寧，而是選擇了具有比較成熟回收條件的四子王旗。這是實踐-10衛(wèi)星在回收方面的一個比較大的變化。

此外，與以往在四子王旗回收的“神舟”飛船和嫦娥-5飛行試驗器采用的半彈道式回收方式不同，實踐-10衛(wèi)星是我國衛(wèi)星第一次在四子王旗實現(xiàn)彈道式回收。它開創(chuàng)了我國航天器在四子王旗采用彈道式回收方式的先河。

實踐-10結(jié)構(gòu)圖

鏈接：

所謂彈道式回收，通俗地說，就是進(jìn)入太空的航天器再次返回地面時，根據(jù)自身的氣動特性和軌道特征而采用的一種再入返回方式。目前，航天器的再入返回按技術(shù)特點可分為彈道式返回、半彈道式返回和滑翔式返回等幾種方式，其中彈道式返回主要是指航天器進(jìn)入大氣層時只產(chǎn)生阻力不產(chǎn)生升力，或者雖然產(chǎn)生升力但對升力大小和方向不加控制。

3　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

此次實踐-10的太空之旅攜帶了19項科學(xué)實驗項目，開展異常復(fù)雜的太空微重力和空間科學(xué)實驗，這對于衛(wèi)星的熱控、微重力、供配電能力、回收保溫等方面提出了非常高的要求。特別是衛(wèi)星回收艙的載荷功耗相較以往呈10數(shù)倍大幅提升，由30W增至300W，而以往衛(wèi)星的被動熱控方案遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足任務(wù)需求；同時，空間科學(xué)實驗中涉及多種生命體，要求提供冷熱溫度適宜的舒適環(huán)境，衛(wèi)星回收艙溫控指標(biāo)要求基本控制在5～35℃。為此，實踐-10衛(wèi)星首次引入流體回路系統(tǒng)，增加了冷板、流體回路斷接、輻射器防護罩彈拋等，并成功研制出我國最大的航天器熱控冷板，同時開展了多項專項分析和驗證，為“太空實驗室”安全、舒適地良好運行掃平了道路。

4　首次構(gòu)建基于平臺數(shù)管分系統(tǒng)和服務(wù)支持子系統(tǒng)兩級構(gòu)架機制

與以往的返回式衛(wèi)星相比，實踐-10衛(wèi)星在技術(shù)狀態(tài)上存在較多重大變化，主要涉及到大系統(tǒng)方案、系統(tǒng)方案、分系統(tǒng)方案以及關(guān)鍵單機層面。比如，實踐-10衛(wèi)星將原來的程控、遙測、遙控分系統(tǒng)的功能整合，形成了數(shù)管分系統(tǒng)；同時，為了適應(yīng)19項科學(xué)實驗項目的數(shù)據(jù)管理要求和微重力平臺能力需要，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)的兩級構(gòu)架機制，以便于更好地適應(yīng)多任務(wù)、多載荷的適配要求。

換句話說，就是此次進(jìn)入太空的19項實驗項目中，有的項目是從任務(wù)開始就一直持續(xù)進(jìn)行實驗的，而有些項目則需要根據(jù)不同的時間段開展相應(yīng)的實驗，這就要求數(shù)管分系統(tǒng)這個“大管家”根據(jù)不同的實驗項目開展系統(tǒng)優(yōu)化和合理安排，并根據(jù)實驗需求隨時給供配電、熱控等分系統(tǒng)分配任務(wù)，合理安排在軌時間，進(jìn)行天地遙操作等一系列任務(wù)，為“空間實驗室”保駕護航。

5　首次采用高精度、多模式工程參數(shù)測量分系統(tǒng)

微重力環(huán)境保障與測量能力是實踐-10衛(wèi)星工程總體和科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)非常關(guān)注的項目。為精準(zhǔn)測量衛(wèi)星的在軌微重力水平，實踐-10首次采用了高精度、多模式工程參數(shù)測量分系統(tǒng)。利用這一新增的分系統(tǒng)，能夠用數(shù)據(jù)說話，準(zhǔn)確地告訴科學(xué)家們平臺的微重力是多少，便于更好地開展空間科學(xué)實驗。

6　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)

近年來，可重復(fù)使用運載器和航天器技術(shù)得到了國內(nèi)外航天領(lǐng)域廣泛關(guān)注，其發(fā)展核心意圖在于降低成本、增強效用。隨著具有返回需求的空間任務(wù)需求日益旺盛，返回式衛(wèi)星面臨著更低成本、更強返回能力、更好在軌服務(wù)能力的發(fā)展要求。為此，實踐-10衛(wèi)星在低成本技術(shù)和可重復(fù)使用技術(shù)方面進(jìn)行了大膽的嘗試和探索。例如，為了進(jìn)一步降低成本，實踐-10衛(wèi)星首次嘗試采用商業(yè)現(xiàn)貨產(chǎn)品，在市場中采購了普通的商用部組件，將其按照航天標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工加固，然后經(jīng)風(fēng)險評估后應(yīng)用到衛(wèi)星研制中，既順利完成了相關(guān)航天任務(wù)，又大大降低了研制成本。還比如，實踐-10跨領(lǐng)域選用了成熟產(chǎn)品，重復(fù)使用了返回式衛(wèi)星、“神舟”飛船、遙感衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、“嫦娥”等多個型號和平臺的成熟產(chǎn)品，為我國航天器產(chǎn)品可重復(fù)使用趟出了一條新路。

祁首冰/本文編輯

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