作為我國首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，實(shí)踐十號衛(wèi)星的使命是開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究、揭示微重力條件和空間輻射條件下物質(zhì)運(yùn)動及生命活動規(guī)律，這不僅具有較大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，而且對推進(jìn)我國空間領(lǐng)域的科學(xué)探索也有重要的意義。
“及時雨”
實(shí)踐十號誕生恰逢其時
提到返回式衛(wèi)星，大家并不陌生，到2006年為止，我國共進(jìn)行了24次返回式衛(wèi)星的發(fā)射。通過這些任務(wù)，我國掌握了返回式衛(wèi)星的總體設(shè)計(jì)、制造、發(fā)射和回收等關(guān)鍵技術(shù)。
實(shí)踐十號衛(wèi)星工程總設(shè)計(jì)師唐伯昶介紹，實(shí)踐十號是我國時隔近10年之后再次發(fā)射的返回式衛(wèi)星。2006年9月9日，實(shí)踐八號衛(wèi)星發(fā)射之后，由于需求等方面的原因，我國返回式衛(wèi)星發(fā)展告一段落。
與平時常見的“北斗”、“高分”系列衛(wèi)星“方頭方腦”的外形不同，從外觀上看，實(shí)踐十號就像一顆巨大的子彈。
實(shí)踐十號衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師趙會光介紹說：“實(shí)踐十號的外形和原來的返回式衛(wèi)星基本相同，采用柱錐組合體外形。從上到下，衛(wèi)星主要分為返回艙和儀器艙兩個艙段，在軌運(yùn)行任務(wù)結(jié)束后，儀器艙和返回艙分離，儀器艙繼續(xù)留軌實(shí)驗(yàn)，返回艙則返回地面?！?/p>
返回式衛(wèi)星按照用途一般可分為遙感、航天育種和空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)三種。以往我國發(fā)射的返回式衛(wèi)星均為遙感或航天育種衛(wèi)星，而此次發(fā)射的實(shí)踐十號是我國首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。
這是因?yàn)橐酝覈l(fā)射的返回式衛(wèi)星中有個別衛(wèi)星曾經(jīng)搭載過一些微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)的載荷，但主任務(wù)不是進(jìn)行微重力實(shí)驗(yàn)，而實(shí)踐十號是一顆專門用于微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)的衛(wèi)星。
那么，到底為什么返回式衛(wèi)星時隔10年后再次發(fā)射呢？
以往我國發(fā)射的返回式衛(wèi)星大部分是膠片回收型遙感返回式衛(wèi)星，隨著數(shù)據(jù)傳輸型遙感衛(wèi)星的成熟，我國不再發(fā)射膠片型遙感返回式衛(wèi)星，這也是世界遙感衛(wèi)星的發(fā)展趨勢。
實(shí)踐十號衛(wèi)星總指揮邱家穩(wěn)解釋說：“膠片回收型遙感衛(wèi)星退出歷史舞臺只是說目前不需要這種用途的返回式衛(wèi)星，并不代表返回式衛(wèi)星退出歷史舞臺。
進(jìn)入21世紀(jì)，返回式衛(wèi)星的應(yīng)用開始轉(zhuǎn)型，由遙感向空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變，典型的代表是俄羅斯和歐空局的光子號和生物號系列空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。近年來，我國空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求開始增多，實(shí)踐十號衛(wèi)星就是這個背景下的產(chǎn)物?！?/p>
實(shí)踐十號拉開我國使用返回式衛(wèi)星進(jìn)行空間微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)的序幕。目前，我國空間微重力實(shí)驗(yàn)的需求非常旺盛，因此，返回式衛(wèi)星發(fā)展將迎來一個新的黃金時期。趙會光介紹，下一代返回式衛(wèi)星的技術(shù)發(fā)展趨勢是低成本、可重復(fù)使用和更強(qiáng)服務(wù)能力，發(fā)展前景良好。
“抓重點(diǎn)”
以主要設(shè)計(jì)目標(biāo)展開工作
保證衛(wèi)星的微重力指標(biāo)達(dá)到要求是實(shí)踐十號的首要目標(biāo)。趙會光表示，研制團(tuán)隊(duì)精心設(shè)計(jì)，采用“3+1”的方法提高了衛(wèi)星的微重力水平。
一是選擇了一條合適的圓軌道，這個軌道的大氣阻力較小，微重力水平均勻且滿足要求；二是姿控發(fā)動機(jī)采用單組元推力器代替了過去的冷氣推力器，使其對衛(wèi)星微重力的影響大為減少；三是衛(wèi)星平臺和載荷有大量的活動部件，這些活動部件的存在對衛(wèi)星微重力有很大的影響，在設(shè)計(jì)過程中就需要采用多種方式抑制這種影響。
此外，衛(wèi)星增加了微重力測量監(jiān)視設(shè)備，可以實(shí)時監(jiān)測衛(wèi)星上的微重力水平并將數(shù)據(jù)提供給客戶，客戶可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)剔除微重力的影響。
除了微重力水平保證，衛(wèi)星熱控也是團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)攻關(guān)的方向之一。相對于原來的返回式衛(wèi)星，實(shí)踐十號衛(wèi)星搭載了更多的載荷，僅回收艙的載荷功耗就達(dá)到近300瓦，比原來的返回式衛(wèi)星增加了近10倍。
趙會光打比方說：“原來回收艙內(nèi)的功耗相當(dāng)于點(diǎn)了一個電燈，而實(shí)踐十號則像放了一個電烤爐，散發(fā)出的熱量大幅增加。更麻煩的是，返回式衛(wèi)星回收艙外部覆蓋了厚厚的燒蝕材料，導(dǎo)致衛(wèi)星的散熱性能很差，如果不采取降溫措施，艙內(nèi)的溫度就會太高，無法開展實(shí)驗(yàn)。為此，實(shí)踐十號采用流體回路的主動熱控方案代替了以前的被動熱控方案。”
此外，返回艙在大氣層再入時外表要承受高溫?zé)g，為了避免1000多攝氏度的高溫影響載荷，返回艙外部燒蝕材料在燒蝕過程中可以帶走一部分熱量。返回艙外壁之間采用了多層隔熱裝置，這樣可以確保返回時艙內(nèi)的溫度也滿足要求。
“傳幫帶”
新團(tuán)隊(duì)挑起重?fù)?dān)
實(shí)踐十號在2012年12月立項(xiàng)，經(jīng)過3年多的研制才發(fā)射升空。因?yàn)闀r隔多年，重新研制返回式衛(wèi)星對新組織起來的研制團(tuán)隊(duì)來說困難不少。
邱家穩(wěn)坦言：“以前的返回式衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)已經(jīng)解散，有些人已經(jīng)退休，有些人則轉(zhuǎn)戰(zhàn)其他崗位，將以前返回式衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)組織起來是不現(xiàn)實(shí)的，只能重新組織一支團(tuán)隊(duì)。”
趙會光談道：“雖然我們盡力將一些以前參加過返回式衛(wèi)星研制的人員吸收進(jìn)來，但這支團(tuán)隊(duì)80%以上的成員還是研制返回式衛(wèi)星的‘新兵’”。
如何將團(tuán)隊(duì)歷練成人人勝任崗位職責(zé)、精神飽滿的隊(duì)伍，是實(shí)踐十號衛(wèi)星抓總單位航天科技集團(tuán)五院總體部必須認(rèn)真考慮的問題。
團(tuán)隊(duì)更需要在整個研制過程中嚴(yán)格遵循系統(tǒng)工程和項(xiàng)目工程的規(guī)律，識別風(fēng)險、安排初樣和進(jìn)行必要的專項(xiàng)試驗(yàn)等。系統(tǒng)工程和項(xiàng)目工程的規(guī)律包含了確保型號成功的內(nèi)在機(jī)制，這在航天很多型號中得到了驗(yàn)證。
為了盡可能多地傳承經(jīng)驗(yàn)，這支隊(duì)伍十分重視“老兵”帶“新兵”的作用。
此外，為了彌補(bǔ)缺乏研制經(jīng)驗(yàn)的短板，研制團(tuán)隊(duì)還邀請已經(jīng)轉(zhuǎn)戰(zhàn)其他型號或退休的技術(shù)專家參與方案論證、對關(guān)鍵技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行把握，并召開了多次評審會和把關(guān)會，充分借鑒他們的經(jīng)驗(yàn)，使研制團(tuán)隊(duì)少走了彎路，提高了效率。
邱家穩(wěn)還提到一件在研制初期很“糾結(jié)”的事情，他說：“因?yàn)楸姸噍d荷研制單位沒有航天工程的研制經(jīng)驗(yàn)，在研制過程中遇到了很多問題。為此，我們對載荷研制單位專門進(jìn)行了培訓(xùn)，提供技術(shù)服務(wù)，讓他們在航天工程研制能力上盡快融入這支團(tuán)隊(duì)。”（蔡文/攝）
