[科普中国]-实践十号卫星

卫星概况简介

“实践十号卫星”是中科院空间科学先导专项中首批确定的5颗科学卫星之一，是开展微重力科学和空间生命科学研究的高效、开放、综合性的空间实验平台。

“实践十号卫星”工程项目首席科学家、中科院力学所胡文瑞院士告诉记者，“实践十号”项目包含19项科学实验，涉及微重力流体物理、微重力燃烧、空间材料科学、空间辐射效应、重力生物效应、空间生物技术共六大领域。2

实践十号于2012年12月31日正式立项，是中国空间科学先导专项首批科学实验卫星中唯一的返回式卫星，也是单次开展科学实验项目最多的卫星。其科学目标是研究、揭示微重力条件和空间辐射条件下物质运动及生命活动的规律，并取得创新科技成果。1

“实践十号”卫星分为回收舱和留轨舱，回收舱在轨运行12天后返回地球，留轨舱继续在轨工作3天，即卫星总计设计寿命为15天。8项流体物理试验放在留轨舱内进行，其余11项科学试验将在回收舱进行。2

目的“实践十号卫星”旨在利用中国成熟的返回式卫星技术，紧密围绕有关能源、农业和健康等领域国家科技战略目标，结合航天器防火等关键技术需求，促进地面生物工程、新材料等高技术发展和生命科学等基础研究取得突破，获取一批具有国际先进水平的、具有自主知识产权的创新性重大科技成果。

中国返回式卫星的发展中国是第三个突破航天器返回技术的国家。在40余年的发展历程中，返回式卫星成为中国发射最多的卫星系列。在实践十号之前，中国共研制了国土普查卫星、摄影测绘卫星、空间育种卫星等合计6种型号、24颗卫星，卫星平台经过了三代跨越。

“返回式卫星中有许多关键技术到目前仍然是诀窍，例如再入防热技术、姿态控制、回收软着陆技术等，中国的载人航天技术也是在返回式卫星技术的基础上发展起来的。”唐伯昶说。

赵会光说，返回式卫星作为空间科学实验平台具有独特的优势，主要体现在无人值守，具有更好微重力水平，适应载荷射前操作和适时返回支持能力强，系统规模适度，工程实施代价低等。

近年来，返回式卫星在空间科学领域的作用得到了越来越大的发挥。据不完全统计，在实践十号之前，返回式卫星曾完成13项空间生命科学实验、7项空间材料加工实验、23次空间微重力科学实验、3次微重力测量实验，以及900多件植物种子、微生物、虫卵，100多件空间辐射剂量测量，20多件航天用器件的无源搭载实验。此外，还完成了熔体表面和液固界面特性、空间细胞培养等空间科学实验。

发射动态射前准备2016年2月24日凌晨，中国首颗微重力科学实验卫星——“实践十号”运抵酒泉卫星发射中心，为今年4月的发射任务进行最后的备战。实践十号卫星是开展微重力科学和空间生命科学研究的科学实验卫星，由中国航天科技集团公司五院总体部抓总研制。3

按照计划，“实践十号”将在轨道上利用太空中微重力等特殊环境，在短短15天的太空飞行中，完成涉及微重力流体物理、微重力燃烧、空间材料科学、空间辐射效应、重力生物效应、空间生物技术等六大领域的19项实验。之后，卫星再把实验样品带回地球，为微重力环境及复杂辐射环境中物质运动规律的研究提供依据。3“实践十号”就是太空中临时搭建的一个实验室。3

要把这样一个精密的实验室长途运输送往发射场，整个过程都需要控制温度和湿度，并保证平稳和安全。工作人员一丝不苟地进行装箱前的准备，确保每一个环节都万无一失。3

据中国航天科技集团五院实践十号卫星副总设计师李春华介绍，实践十号卫星研制成功，将为中国开发出一个专门用于微重力科学和生命科学的实验平台，使国家的空间微重力研究有了新的技术手段。3

目前，全世界的科学家们都在尝试通过各种方式营造微重力环境开展研究，比如“抛物线飞机”、“探空火箭”等实验平台可以提供几分钟甚至更短的微重力环境，但想要进行更长时间的研究，就必须运用实践十号这样的科学实验卫星。3

和普通卫星不同，“实践十号”还是一颗返回式卫星，它独有的返回舱将在完成实验任务后回到地面，将太空中的实验成果带回地面。3

中国的卫星返回技术相对成熟，至今成功发射并回收的卫星已经达到24颗。但因为要进行独特的微重力实验，作为中国将要发射的第25颗返回式卫星，“实践十号”相比以往的返回式卫星，进行了大量的适应性创新设计。3

李春华说：“这颗卫星的形状跟其他卫星相比是非常独特的，主要是在发射过程中不需要整流罩，卫星的星体就承担了整流罩的作用。由于飞行时间短，卫星主要采用的是化学电池，而没有采用常见的太阳能帆板供电方式，所以卫星形状就类似于‘弹头’。”3

卫星的研制过程中，要解决多实验载荷在太空协同工作且互不影响的问题。特别是生命科学项目对整个实验过程中的温度要求非常高，因此科研人员对卫星的发射阶段、在轨运行阶段和返回阶段的温度都进行了严格控制。3

成功发射2016年4月6日1时38分，中国首颗微重力科学实验卫星——实践十号返回式科学实验卫星，在酒泉卫星发射中心由长征二号丁运载火箭发射升空，进入预定轨道。1

据了解，该卫星将展开6大领域、19项实验，这也是中国迄今为止单次空间微重力和生命科学实验项目及种类最多的空间任务。4

成功返回顺利完成12天太空飞行后，我国首颗微重力科学实验卫星——实践十号返回式卫星回收舱。

2016年4月18日16时15分，卫星回收舱与留轨舱成功分离。回收舱返回地面，留轨舱将继续在轨运行，完成后续空间科学实验项目后，坠入大气层自然烧毁。

随后，西安卫星测控中心通过地面测控站向卫星回收舱注入指令，回收舱实施精确制动，自西向东进入祖国上空。

16时19分，设在白云鄂博地区的雷达测量装置捕获目标。“回收一号发现目标！”雷达操作手姬文娟清脆有力的调度口令响起，现场人员顿时兴奋起来。

16时23分，卫星回收舱减速伞、主降落伞依次弹出，回收舱缓缓降落。

16时30分准确降落在内蒙古四子王旗预定着陆区域。这不仅标志着我国返回式卫星迎来第二个春天，实践十号也成为我国首颗在四子王旗采用弹道式回收的返回式卫星。5

成果实践十号卫星的成功返回，带来了来自太空的生命繁衍迹象。

在实践十号回收舱中，有着6000余枚小鼠胚胎，专门用于发育实验的有几百枚胚胎。在实践十号任务中，总共有9项生命科学实验，负责整个系统统筹的是段恩奎。

这些实验对象乘着实践十号卫星回收舱，降落在内蒙古四子王旗草原上。进一步的观察显示，小鼠胚胎在太空中完成了从二细胞到囊胚的发育，中国已经在太空实现了哺乳动物胚胎的发育。而这，在世界上是第一次，改写了人类科学史。预示着包括人类在内的哺乳动物，其生命有望在太空中得以延续。

十个数字特点3.3——“实践十号”总质量约3.3吨，由低轨道发射能力约3.6吨的长征二号丁运载火箭，将其送入轨道。运载系统总指挥谈学军说，长二丁已发射26次，将38颗卫星送入太空，保持着100%的成功率。

555——谈学军介绍，火箭主动段飞行约555秒，发射559秒后星箭分离。为最大限度排除地面重力对空间生命科学实验任务可能带来的影响，科学家们在发射8小时以前才安装最后一个载荷，并对生命生长状况进行监控。

25——“实践十号”是中国第25颗返回式卫星。“从1974年开始发射返回式卫星至今，已是‘轻车熟路’。”中国航天科技集团五院“实践十号”卫星工程总设计师唐伯昶说，此番专门为“微重力科学和空间生命科学”实验研究量身定做，可谓名副其实的“空间实验室”。

10^(-6)——太空环境的重力约为地球的10^(-6)，人类可以在此实现地面上难以进行的科学实验，或生产新材料和昂贵药物等。“俄罗斯返回式卫星已达到10^(-6)g这一技术指标。”航天科技集团五院“实践十号”卫星系统总设计师赵会光说，“实践十号”整体优于，部分时段或位置将达到。

13/7/23——据不完全统计，在已发射的24颗返回式卫星中，共完成13项空间生命科学实验，7项空间材料加工试验，23次空间微重力科学实验，3次微重力测量试验，以及900多件植物种子、微生物、虫卵，100多件空间辐射剂量测量，20多件航天用器件的无源搭载试验等。

19——“实践十号”卫星首席科学家、中科院院士胡文瑞介绍，卫星搭载了19个科学实验载荷，涉及28项科学实验研究，所有科学实验均具有创新性。这也是中国迄今为止单次空间微重力和生命科学实验项目及种类最多的空间任务。

2——19项科学实验中有两项涉及国际合作。分别是，与欧洲空间局合作进行的实验项目是“微重力条件下石油组分热扩散特性的研究和Soret系数的测量”。与日本宇宙航天研发机构合作进行的实验项目是“多种空间熔体材料科学实验”。

3——据悉，“实践十号”回收舱设计在轨运行若干天，返回地球，着陆场为具有比较成熟回收条件的内蒙古四子王旗。留轨舱将继续在轨工作3—5天，可以继续进行实验，之后舱段将坠入大气层烧毁。

10——胡文瑞回忆，筹备“实践十号”几乎已有10年，是中科院空间科学先导专项首批立项研究的科学卫星中准备时间最长的。赵会光说，距离上一颗返回式卫星“实践八号”在2006年成功发射，也已过去10年。

11/6——“实践十号”卫星科学应用系统联合了中国科学院11个研究所及中国6所高校共同参与，参与其间的科技人员近500余人。“实践十号”卫星工程则分为工程大总体及卫星系统、运载火箭系统、发射场系统、测控回收系统、地面支撑系统以及科学应用系统等六大系统。6