[科普中国]-下一代无人空间试验回收系统卫星

研发历程

日本航天官员成功回收一个名为无人太空实验回收系统(USERS)的太空舱，这是日本在没有其他国家帮助的情况下第一次成功回收太空舱。

无人太空实验回收系统是从在轨卫星上分离下来的，落入了日本南部的太平洋之中。舱内装有在太空中生长出来的超导材料。

无人太空实验回收系统2002年9月10日由日本H-IIA火箭发射。日本发射无人太空实验回收系统的目的是建立无人自动返回系统和进行晶体生长实验，其中包括高温超导材料在低重力环境中的生长实验。

低重力环境下高温超导材料生长实验耗资1.966亿美元，负责该项实验的无人太空实验自由飞行物研究所(USEF)的官员Fuji认为，在太空舱内的两个电炉之中生长有超导材料。

Fuji表示，我们相信我们将拥有大块的超导材料。这些材料在地球上很难生产出来，原因是很难排除杂质。日本研究人员将分析晶体的生长情况，将试着“复制”晶体的生长的过程。这种技术的应用可能非常广泛，其中包括研制磁悬浮列车和高效电能存储系统。回收材料的最终分析结果大约两年以后可以得到。2

发射目的USERS的主要目的有：利用卫星所提供的微重力环境进行晶体生成实验，获取高温超导材料；探讨经大量地面实验(包括核照射实验)验证过的元部件——研制周期短、成本低、性能强的民用元部件可用于航天器上。1

特点USERS的主要特点是采用一体化的航天器控制系统，1台内部冗余设计的高性能处理机不仅可完成数据处理系统、指令记录装置和姿态控制系统等的全部任务，还可对蓄电池的充电进行控制、对主动散热器进行控制．实现了航天器控制系统的小型化、轻型化。

卫星入轨后利用电炉进行超导材料乍成实验，2003年3月末完成了超导材料生成实验。2003年5月，离轨发动机点火，返回舱与服务舱分离，返同舱离轨，接着进行消旋，服务飞行器与推进舱分离．服务飞行器进入大气层，降落伞打开，装肯住USERS生成的超导材料的服务飞行器存小笠原群岛的东方冲公海海域着陆，服务舱作为一颗全部采用民用器件的地球观测卫星留轨执行地球观测使命，一直工作到2008年，也进一步验证了经大量地面实验验证过的元部件可以在航天器上使用。1

性能参数卫星发射质量为1800kg，采用零动量三轴姿态控制，总供电能力为2.5kW.卫星设计寿命：服务舱3年，返回舱8.5个月。发射后USERS进入了一个450km圆轨道，经3次轨道控制后进入了轨道高度为515km，轨道倾角为30.4°圆轨道，轨道周期为90min。

卫星由服务舱和返回舱两大部分组成。其中服务舱是一个长1.5m，宽1.6米，高1.4m的箱型结构，配备双太阳翼；返回舱是一个直径1.6m，高1.9m的密封舱式结构。返回舱又由回收服务飞行器和采用单组员液态推进系统的推进舱组成。卫星完成晶体生成任务后重返太阳层，在远离日本本土上的小笠原群岛东部的公海上以软着陆方式回收。

星上主要有效载荷是进行超导材料制造用的实验装置——电炉，以及测量再入飞行环境用的光学飞行环境测量装置；此外，还有验证成本低、可靠性高、性能强用的5种元部件：航天用2频段GPS接收机、采用汽车用电子器件开发的星载计算机、采用民用器件研制的展开式散热器、星敏感器和惯性基准单元。1