在認(rèn)真聽講的同時(shí)，小朋友用數(shù)碼相機(jī)錄下了現(xiàn)場(chǎng)
在報(bào)告結(jié)束后，中小學(xué)生參觀了510所的科普展廳。
2016年4月6日凌晨1時(shí)38分，我國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——“實(shí)踐十號(hào)”返回式衛(wèi)星成功發(fā)射升空。衛(wèi)星設(shè)計(jì)在軌完成涉及微重力流體物理、微重力燃燒等六大領(lǐng)域的19項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。4月18日，順利完成12天太空飛行后，“實(shí)踐十號(hào)”衛(wèi)星回收艙16時(shí)30分準(zhǔn)確降落在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定著陸區(qū)域，衛(wèi)星使命圓滿完成。在4月24日首個(gè)“中國(guó)航天日”，記者獲悉地處我市的五院510所，正是我國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星核心部件“微重力測(cè)量?jī)x”的鑄造者，由510所空間探測(cè)載荷工程中心研制的微重力測(cè)量?jī)x在軌運(yùn)行良好，傳感器遙測(cè)數(shù)據(jù)正常。當(dāng)日，本報(bào)特邀510所副所長(zhǎng)王潤(rùn)福及相關(guān)科研人員講述了510所和“實(shí)踐十號(hào)”的故事。
“實(shí)踐十號(hào)”上的微重力測(cè)量“基準(zhǔn)地平線”
“實(shí)踐十號(hào)”衛(wèi)星是我國(guó)首顆專門用于微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)空間實(shí)驗(yàn)研究的返回式衛(wèi)星。太空環(huán)境與地面截然不同，很多地面上的經(jīng)驗(yàn)決不能輕易照搬到太空，否則將可能帶來(lái)災(zāi)難。某些物質(zhì)，比如庚烷液滴在燃燒時(shí)，火焰熄滅以后卻并未停止燃燒，還在持續(xù)不斷地“燃燒”，只是這種燃燒我們看不到火焰。同樣，微重力環(huán)境下，流體的表現(xiàn)與地面也不相同。人類要進(jìn)軍太空，就要深入研究太空微重力環(huán)境下各種與眾不同的現(xiàn)象。
510所副所長(zhǎng)王潤(rùn)福告訴記者，2013年，國(guó)家確定再次利用外太空環(huán)境做一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)，“實(shí)踐十號(hào)”返回式科學(xué)衛(wèi)星于是立項(xiàng)，開始研制。
“實(shí)踐十號(hào)”距地面400多公里，以7.8公里/秒的第一宇宙繞地球飛行。這一次，“實(shí)踐十號(hào)”的軌道設(shè)計(jì)由以往返回式衛(wèi)星的橢圓軌道變?yōu)閳A軌道，“橄欖”變“圓環(huán)”帶來(lái)的是微重力水平的大幅提高，便于更好地開展微重力環(huán)境下的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
什么是微重力？微重力環(huán)境其實(shí)跟地球引力的關(guān)系不是太大，它主要是由其他外在因素造成的。比如，國(guó)際空間站、天宮一號(hào)和各種近地軌道衛(wèi)星等，在高速運(yùn)行時(shí)，會(huì)受到太空殘余大氣的阻力，由此帶來(lái)“微重力”。其他如航天器進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整時(shí)產(chǎn)生的推力、人員在航天器內(nèi)的走動(dòng)，以及重力梯度等等都可能帶來(lái)“微重力”。
“實(shí)踐十號(hào)”上的微重力水平如何？微重力環(huán)境適合不適合開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)？全憑510所研制的“微重力測(cè)量?jī)x”說(shuō)了算！
在地球上，由于地心引力的作用，物體受到的是1g的重力加速度。“‘實(shí)踐十號(hào)’是我國(guó)首顆大規(guī)模無(wú)人微重力實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，這次將需要精度最高的實(shí)驗(yàn)放在衛(wèi)星最好的部位，微重力水平可以優(yōu)于10的負(fù)6次方重力水平，而衛(wèi)星總體環(huán)境是10的負(fù)4次方重力水平?！蓖鯘?rùn)福說(shuō)，在這樣的環(huán)境下，材料內(nèi)部和生命體征都會(huì)有很大變化，“微重力測(cè)量?jī)x相當(dāng)于‘實(shí)踐十號(hào)’整星微重力測(cè)量的一個(gè)‘基準(zhǔn)地平線’”。
“實(shí)踐十號(hào)”微重力測(cè)量?jī)x主要用于測(cè)量衛(wèi)星在軌飛行期間的微重力加速度，實(shí)時(shí)獲取微重力加速度的方向、量值、頻譜及其變化等準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，研判微重力水平環(huán)境，進(jìn)而為降低微重力干擾提供設(shè)計(jì)依據(jù)，屬于工程參數(shù)測(cè)量分系統(tǒng)設(shè)備。王潤(rùn)福說(shuō)，微重力測(cè)量選擇了“晶振”，就是晶體振動(dòng)。晶振是頻率源的核心，是一些敏感元件，本身有固有頻率，至少達(dá)到GHz。晶體振動(dòng)頻率與微重力加速度有相應(yīng)的換算關(guān)系，外界一次小小的振動(dòng)，晶振頻率就會(huì)改變，由此可測(cè)出加速度。
此前，順應(yīng)我國(guó)微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求，510所先后研制了幾代微重力測(cè)量系統(tǒng)，應(yīng)用于我國(guó)第一代返回式攝影測(cè)量衛(wèi)星平臺(tái)、我國(guó)第二代返回式國(guó)土普查衛(wèi)星平臺(tái)和神舟系列飛船，監(jiān)測(cè)航天器的微重力狀況，已獲得了許多寶貴的資料。
“實(shí)踐十號(hào)”上的微重力測(cè)量?jī)x是最新一代微重力測(cè)量系統(tǒng)，已達(dá)到或接近國(guó)際水平。據(jù)510所科研人員李云鵬介紹，“實(shí)踐十號(hào)”微重力測(cè)量?jī)x動(dòng)態(tài)范圍、測(cè)量通道等性能指標(biāo)的提升、功耗的降低、設(shè)計(jì)的小型化為將來(lái)微重力儀的系列化研制提供了新的思路，并且擴(kuò)展了衛(wèi)星平臺(tái)應(yīng)用范圍，面對(duì)新的市場(chǎng)態(tài)勢(shì)和機(jī)遇，510所星品自身質(zhì)量的提高，將有效增強(qiáng)其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
波段雷達(dá)應(yīng)答機(jī)助力衛(wèi)星穿越“黑障”
C波段脈沖雷達(dá)應(yīng)答機(jī)主要用于返回式衛(wèi)星主動(dòng)段、入軌段、運(yùn)行段以及再入段的實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量，它具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，能準(zhǔn)確測(cè)量和預(yù)報(bào)返回式衛(wèi)星的入軌點(diǎn)和返回落點(diǎn)，是衛(wèi)星跟蹤測(cè)軌的重要設(shè)備。
510所副所長(zhǎng)王潤(rùn)福告訴記者，“實(shí)踐十號(hào)”5公分C波段雷達(dá)應(yīng)答機(jī)也是由510所研制。這是一種短波應(yīng)答機(jī)。地球表面有一層等離子體，物體高速與等離子體摩擦?xí)r，會(huì)對(duì)電子信號(hào)形成屏蔽，形成“黑障”。而C波段脈沖雷達(dá)應(yīng)答機(jī)性能指標(biāo)優(yōu)良，特有的頻段使它可以在衛(wèi)星返回過(guò)程中穿越“黑障”。它還可以同時(shí)回答地面多臺(tái)雷達(dá)的詢問(wèn)信號(hào)，使得地面雷達(dá)能對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行三站聯(lián)測(cè)，大大提高衛(wèi)星測(cè)量精度，進(jìn)而提高衛(wèi)星定位精度，實(shí)現(xiàn)全程實(shí)時(shí)監(jiān)控。
據(jù)510所科研人員王鎧介紹，這次使用的是原某型號(hào)雷達(dá)應(yīng)答機(jī)，1999年研制成功，衛(wèi)星于2002年發(fā)射并返回，在地面存儲(chǔ)14年后首次實(shí)現(xiàn)再次裝星使用。它是“實(shí)踐十號(hào)”、也是中國(guó)航天返回式衛(wèi)星上首個(gè)超過(guò)10年的復(fù)用設(shè)備。
王潤(rùn)福說(shuō)，近年來(lái)世界上主要的航天國(guó)家和組織都在大力推進(jìn)商業(yè)航天，“可重復(fù)使用”和降低成本成為目前國(guó)際主流趨勢(shì)。C波段脈沖雷達(dá)應(yīng)答機(jī)為我國(guó)探索了衛(wèi)星產(chǎn)品的重復(fù)使用技術(shù)，是“實(shí)踐十號(hào)”衛(wèi)星的一大亮點(diǎn)，為我國(guó)后續(xù)開展可重復(fù)使用航天器的研制打下了技術(shù)基礎(chǔ)。航天產(chǎn)品可重復(fù)使用對(duì)于節(jié)約高昂的航天產(chǎn)品研制成本、縮短研制周期具有重要意義。
據(jù)了解，雷達(dá)應(yīng)答機(jī)系列設(shè)備項(xiàng)目最早于1979年正式列入型號(hào)研制，1982年9月第一次裝載衛(wèi)星，并順利完成了衛(wèi)星軌道測(cè)量和衛(wèi)星返回落點(diǎn)預(yù)報(bào)的任務(wù)，是510所第一個(gè)星上產(chǎn)品。后經(jīng)幾次重大技術(shù)改進(jìn)，分別在6個(gè)批次某型號(hào)衛(wèi)星和育種衛(wèi)星上使用，歷時(shí)30年，20余次裝星使用均獲圓滿成功。
此外，510所在“實(shí)踐十號(hào)”上新型設(shè)備的應(yīng)用還有多功能材料試驗(yàn)爐和熱控對(duì)流風(fēng)扇等。蘭州晚報(bào)記者何燕
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天上飛的100多顆衛(wèi)星都有510所研制的產(chǎn)品
4月24日，首個(gè)“中國(guó)航天日”來(lái)臨，位于高新區(qū)蘭州空間技術(shù)物理研究所（即中國(guó)航天科技集團(tuán)五院五一〇所）的蘭州航天科技園，首次迎來(lái)對(duì)航天事業(yè)和航天人充滿崇敬與好奇的大批中小學(xué)生參觀者。國(guó)家有突出貢獻(xiàn)專家、510所原所長(zhǎng)、研究員、博導(dǎo)達(dá)道安為應(yīng)邀而來(lái)的蘭州市外國(guó)語(yǔ)高級(jí)中學(xué)、天慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)、華僑實(shí)驗(yàn)學(xué)校等校的孩子們講述了中國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展和510所“追逐”星星的光輝歷程。
“東方紅一號(hào)”誕生也有510所的貢獻(xiàn)
“1962年成立時(shí)，510所隸屬于中科院，叫中國(guó)科學(xué)院蘭州物理研究所；1968年中國(guó)空間技術(shù)研究院，510所納入航天序列……”達(dá)道安告訴孩子們，510所作為我國(guó)最早從事真空科學(xué)技術(shù)的專業(yè)研究所和我國(guó)第一批直接從事空間飛行器研制的單位，為我國(guó)航天事業(yè)做出卓越貢獻(xiàn)，天上飛的100多顆衛(wèi)星上都有510所研制的重要產(chǎn)品和關(guān)鍵載荷。
“1957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射了人類歷史的第一顆人造衛(wèi)星……其實(shí)就是一個(gè)‘鐵疙瘩’，主要測(cè)試能不能打上去、打上去會(huì)不會(huì)掉下來(lái)。1958年1月，美國(guó)也匆匆忙忙打了一顆衛(wèi)星，也是什么也沒帶?！边_(dá)道安告訴孩子們，1965年中國(guó)科學(xué)院決定開展人造地球衛(wèi)星研制。此時(shí)，問(wèn)題來(lái)了：樂(lè)曲要靠衛(wèi)星天線發(fā)射，衛(wèi)星上天后如何靠自轉(zhuǎn)甩出拉桿天線？
“當(dāng)時(shí)，衛(wèi)星天線的潤(rùn)滑材料是蘭州化物所做的，在地面可以成功甩出；但是上天后的情況會(huì)怎樣？”達(dá)道安講，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)能夠得到超高真空系統(tǒng)的只有510所，最終由510所研制出直徑1米的“東方紅一號(hào)”空間環(huán)境模擬設(shè)備。
孩子們，都來(lái)關(guān)注我們的航天吧
“世界上最早的火箭載人試驗(yàn)是明朝的萬(wàn)戶，雖然失敗，但是為了紀(jì)念他，月球上現(xiàn)在有了‘萬(wàn)戶山’?！薄拔覈?guó)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星上用的原子鐘，510所就是主要的研制者之一，定位精度達(dá)到10的負(fù)13次方至負(fù)14次方?！边_(dá)道安的講述縱觀古今中外，從人類對(duì)真空世界的認(rèn)知過(guò)程，講到人類為什么要上太空；從人類上太空的種種嘗試，講到什么樣的行星上有生命……孩子們聽得非常入迷。
“我回顧這么多年的科研，寫了一本《宇宙真空學(xué)》。其實(shí)航天不像大家想象得那么艱深，再告訴同學(xué)們一個(gè)消息，國(guó)家已經(jīng)決定要發(fā)射一顆中學(xué)生科普衛(wèi)星，希望大家都能開動(dòng)腦筋，想想可以送上天的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。說(shuō)不定，這顆星上真會(huì)有你們?cè)O(shè)計(jì)的項(xiàng)目呢。”達(dá)道安講，十四中過(guò)去有位學(xué)生，在美國(guó)為航天飛機(jī)征集搭載科學(xué)試驗(yàn)的時(shí)候，設(shè)計(jì)了一項(xiàng)用雙面膠粘空間飄浮垃圾的實(shí)驗(yàn)，后來(lái)畢業(yè)許多大學(xué)搶著要，被哈爾濱工業(yè)大學(xué)直接錄取。
