有关实践十号的七大疑惑
□ 本刊特约记者 谢瑞强
返回式卫星的那些事儿
通常，卫星发射入轨之后，就在太空执行任务，不需要返回地面，通信、导航、气象卫星都是如此。但是，有的卫星却由于执行任务的特殊性需要返回地面，如携带对地面成像胶片的卫星、携带实验材料进行太空实验的科学实验卫星，这类卫星需要安全返回且回收的卫星称为返回式卫星。
美国是世界上第一个发射并回收成功返回式卫星的国家。美国在上世纪50年代开始实施研制实验型返回式卫星的“发现者”计划。1959年2月发射首颗返回式卫星，但以失败告终，经过多次失败，终于在1960年8月成功发射并回收了“发现者”卫星的返回舱。同年，苏联也成功发射并回收了“斯普特尼克” 5号载有生命的返回舱。实践十号卫星工程总师唐伯昶介绍说：“1975年，我国首颗返回式卫星发射成功，成为世界上第三个掌握卫星返回技术和回收的国家。”
返回式卫星一般由返回舱和仪器舱组成，在完成任务后返回舱携带任务成果返回地面，仪器舱则可以留在轨道上运行，进行相关科学实验。据唐伯昶介绍，包括实践十号卫星在内，我国已经进行了25次返回式卫星发射，其中24颗发射成功，23颗成功回收。卫星类型包括胶片型返回式遥感卫星、航天育种卫星和微重力科学实验卫星。
实践十号不用整流罩
看过卫星发射直播或照片的读者可能会有印象，大多数卫星发射后一段时间里都包裹在火箭顶端的整流罩之内，火箭上升到一定高度会听到“抛整流罩”的口令。这个时候，我们就能看到卫星了。但是，此次实践十号采用无整流罩发射。这是为什么？难道实践十号拥有什么“特异功能”？
众所周知，火箭整流罩主要用于保护卫星及其有效载荷，以防止火箭上升过程中卫星受气动力、气动加热及声振等有害环境的影响。实践十号卫星总设计师赵会光告诉记者：“由于实践十号是一颗返回式卫星，卫星外部采用热控涂层来控制外热流对卫星影响，这种热控涂层能够经受卫星返回舱再入返回时的高温烧蚀，而发射过程中卫星遇到的气动加热远远低于再入返回。因此，实践十号就不需要整流罩。”
有飞船为何还要返回式卫星？
由于地球重力的存在，会掩盖许多物理效应和现象，微重力科学实验返回式卫星就是为了摆脱重力的束缚，在太空微重力的环境下进行一些实验。实践十号科学应用系统总指挥、中科院力学所副所长黄晨光告诉记者，微重力实验不仅可以探索那些被重力效应掩盖的物理现象、生命过程的重力效应，还可为航天工程的发展提供支撑，比如载人航天器的防火、航天员的健康等等。
很多人会问，在太空运行的卫星都存在微重力的环境，在一颗普通非返回式成熟卫星平台上也可以进行微重力科学实验，为何一定要返回呢？实践十号卫星总指挥邱家稳解释说：“实践十号是一颗专门的微重力科学实验卫星，为了保障卫星的微重力水平，在设计上下了很大的功夫，其微重力水平比很多卫星高，有助于开展微重力实验。至于为何返回，那是因为有些微重力实验如生物或材料的实验需要带回地面进行进一步的研究，因此，这颗卫星需具备再入返回的能力。”
苏联的“斯普特尼克”-5卫星
卫星在轨飞行模拟图
测试
卫星在厂房中
其实，飞船和空间站虽然都能提供较长期的空间微重力环境，现在还在太空运行的国际空间站的主要任务之一就是开展空间微重力科学实验。但是相比之下，飞船和空间站显得不够“理想”也不够“经济”。
邱家稳解释说：“飞船和空间站一般都是载人的，由于航天员在飞船或空间站中活动存在一个低频振动，微重力实验‘最害怕’就是低频振动。实践十号是一颗返回式卫星，没有搭载航天员，不需要担心航天员活动带来的低频干扰。”
此外，实践十号是无整流罩发射，这就可以满足一些需要射前安装载荷用户（主要是进行生命类空间科学实验的客户）的需求，这次实践十号载荷中有9个载荷是射前安装的。如果卫星是有整流罩发射，那就射前要打开整流罩，非常麻烦。因此，微重力实验返回式卫星是飞船和空间站的有益补充。
实践十号在技术上有自己的特点，在成本上也有优势。据悉，国际空间站上做一个类似的实验要耗资2000万美元，而实践十号上的科学实验，平均成本在百万美元量级。
靠蓄电池供电
很多人注意到，实践十号没有安装大多数卫星的必备品——太阳帆板，柱锥组合体表面上也没有看到太阳能电池板的踪迹。据赵会光介绍，实践十号确实没有采用太阳帆板，表面也没有安装太阳能电池板，卫星运行期间所需要的电力来源于卫星上安装的蓄电池，在轨运行阶段靠锂电池供电，而再入返回过程中则靠返回舱内安装的锌银蓄电池。返回式卫星之所以采用蓄电池供电，主要是它在轨运行的时间比较短，卫星上安装的蓄电池就可以满足要求。此外，太阳帆板的颤振也不利于微重力水平的提高。
在过去的40余年里，我国成功进行24颗返回式卫星的发射，这些卫星都没有安装太阳帆板。那么，是不是返回式卫星都不会安装太阳帆板？当然不是，国外有些返回式卫星就采用了太阳帆板。比如，美国的“大鸟”侦察卫星就有太阳帆板，该卫星携带了多个胶片返回舱，完成任务后卫星会释放一个返回舱返回地面，而卫星继续携带剩余的胶片返回舱执行任务。
航天员在进行失重训练
返回现场
太空和地面火焰燃烧对比图
一丝不苟
卫星组装
卫星返回时与飞船明显不同
神舟飞船早已家喻户晓，想必不少读者都看过神舟飞船返回舱再入返回地面的直播，返回时再入大气层时返回舱被烧得“红通通”的，距地面一定高度时减速伞、主伞依次打开，最后，靠反推发动机缓冲着陆。那么，实践十号和神舟飞船再入返回时的方式是一样的吗？
“实践十号与神舟飞船再入返回地面的方式是不一样的，实践十号的返回舱采用弹道式再入方式，而神舟飞船返回舱采用半弹道式。采用弹道式返回的返回舱进入大气层后，运动产生阻力，不产生升力，或虽有升力但不控制升力的大小和方向（又称无控再入）。弹道式再入控制比较简单，较易实现，也是最早实现的一种返回方式。半弹道式再入减速时间较长，因而承受的过载减小，保证航天员的安全，而且还可以通过控制升力方向、航向和侧向都可以做适当的轨道机动，以提高落点精度。”唐伯昶介绍说。
除此之外，它们之间还有两个不同点。一是实践十号的返回舱没有配备落地时的反推发动机，而神舟飞船则有反推发动机，飞船回收阶段完成的最后一个动作是断开主伞缆绳，启动反推发动机工作，减缓降落的速度，由于没有反推发动机，实践十号的返回舱只能依靠降落伞减速。 二是神舟飞船的返回舱是一头大、一头小的钟形外形，返回舱返回地面时是采取大头朝前飞的姿态，而实践十号恰好相反，小头朝前飞。
水平运输不超过24小时
卫星顺利运输至发射场是顺利开展后续工作的重要前提，卫星转运过程中一般装在专门的包装箱内，采用水平运输的方式运到发射场，如我们熟知的“北斗”、“高分”系列卫星都采用水平运输方式。但是，由于实践十号产品的特殊要求，整星水平运输状态不能超过24个小时，这是为什么呢？
赵会光解释道：“实践十号整星运输水平状态之所以不能超过24个小时的主要制约因素是电池。为了简化流程，在进发射场之前，实践十号已经安装了锂电池，这种蓄电池里面有电解液，按照电池的使用规范，电池侧置和倒置的时间不能超过24个小时，侧置或倒置时间超过规定的时间有可能发生渗漏。受制于空运飞机货舱高度，卫星从出厂到发射场，实践十号卫星必须采用水平运输方式，卫星试验分队经过细致策划、精细准备，圆满完成了卫星的发射场运输工作。”
航天员在进行失重训练
在空间站进行的水滴张力实验