實踐十號衛(wèi)星成功發(fā)射了。

　　這顆衛(wèi)星設(shè)計了19項科學(xué)實驗，是迄今為止我國單次衛(wèi)星任務(wù)中空間科學(xué)實驗項目及種類最多的。它肩負(fù)著怎樣的使命？《經(jīng)濟(jì)日報》記者赴酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心進(jìn)行了采訪。

　　10年的期待

　　實踐十號是一顆返回式衛(wèi)星。中國是繼美國和俄羅斯之后第三個掌握返回式衛(wèi)星技術(shù)的國家，此前曾發(fā)射過24顆返回式衛(wèi)星，可謂經(jīng)驗豐富。

　　“這是中國第25顆返回式衛(wèi)星，我們準(zhǔn)備的時間有10年。”實踐十號衛(wèi)星首席科學(xué)家、中科院力學(xué)研究所研究員胡文瑞院士介紹，2006年發(fā)射并成功回收的實踐八號，是本次任務(wù)的前次任務(wù)。過去，我國的返回式衛(wèi)星一般是遙感衛(wèi)星，實踐八號是我國第一次在返回式衛(wèi)星上做科學(xué)實驗，但那次的實驗簡單得多。那時，中國的科學(xué)家們就想在返回式衛(wèi)星上做更多更復(fù)雜的微重力實驗，并曾篩選出20個實驗項目。但是，直到中科院開始空間科學(xué)先導(dǎo)專項，這顆期待已久的科學(xué)衛(wèi)星才于2012年底成功立項。

　　這個項目應(yīng)者云集，多個學(xué)科的科學(xué)家們一共提出了200多項申請，最終篩選出19項科學(xué)實驗上星。

　　中國科學(xué)家們?yōu)楹稳绱似诖⒅亓嶒灒?/p>

　　空間科學(xué)衛(wèi)星工程常務(wù)副總指揮、中科院國家空間科學(xué)中心研究員吳季介紹說，地球上的物理現(xiàn)象都會受到地球重力的影響和制約，例如浮力、沉降和壓力梯度等，這讓我們難以探尋物質(zhì)本質(zhì)規(guī)律，而宇宙空間的微重力環(huán)境可以幫助我們?nèi)コ@層重力面紗。

　　“重力消失，是一種極端物理條件。極端物理條件必然意味著重大突破。微重力涉及許多物理學(xué)重大問題，比如引力波?！焙娜鹫f，微重力環(huán)境的實驗有望讓我們在重大基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究方面取得突破性進(jìn)展。

　　中國空間站近幾年就要上天，空間站可以做很多微重力實驗，為什么還要用返回式衛(wèi)星來做？

　　胡文瑞向記者介紹，空間站的實驗和返回式衛(wèi)星的實驗各有特色，此前做實驗方案設(shè)計時，曾與我國載人航天工程的研究人員做過溝通，以避免重復(fù)實驗。返回式衛(wèi)星有一些空間站難以取代的優(yōu)點。比如返回式衛(wèi)星的微重力水平更高，可以達(dá)到10的負(fù)6次方重力水平，而空間站的微重力水平一般只能達(dá)到10的負(fù)3次方重力水平。

　　“實踐十號是我國首顆大規(guī)模無人微重力實驗衛(wèi)星。”衛(wèi)星系統(tǒng)總師、航天科技集團(tuán)第五研究院研究員趙會光對記者說，此次將需要精度最高的實驗放在衛(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。

　　返回式衛(wèi)星的實驗成本也比空間站低?！懊绹\(yùn)一公斤載荷到空間站，要花費(fèi)2萬美元。俄國用返回式衛(wèi)星做微重力實驗，一公斤載荷的成本是4000歐元?！焙娜鹫f。對于做微重力環(huán)境下的生命科學(xué)類實驗來說，返回式衛(wèi)星的機(jī)動性能更好。生命科學(xué)類實驗希望實驗項目裝載時間離火箭發(fā)射時間越近越好，這樣可以減少重力條件對實驗結(jié)果的干擾。實踐十號返回式衛(wèi)星可以做到在發(fā)射前8小時，最后一個實驗載荷才裝上衛(wèi)星，實驗完成后也可以馬上回收相關(guān)裝置。但空間站做的微重力實驗是有人操作實驗，發(fā)射上天要優(yōu)先考慮載人航天需要，不管是最后裝星還是馬上回收，都很難做到。“以前衛(wèi)星很少在發(fā)射之前還安排那么多事情，但這次為了實驗需要，我們對加注時間做了調(diào)整?！毙l(wèi)星運(yùn)載系統(tǒng)總指揮、航天科技集團(tuán)第八研究院研究員談學(xué)軍說。

　　此外，我國返回式衛(wèi)星是雙艙，與俄羅斯的單艙返回式衛(wèi)星相比，我們可以在其中一個艙做比較危險的實驗而不必?fù)?dān)心影響到另一個艙。比如在實踐十號上，就加載了比較“危險”的燃燒類實驗。

　　15天的綻放

　　實踐十號衛(wèi)星的設(shè)計壽命為15天，為了這15天的綻放，科學(xué)家們對它進(jìn)行了精心設(shè)計。

　　衛(wèi)星有留軌艙和回收艙兩個艙，將在軌道上利用太空中微重力等特殊環(huán)境完成19項科學(xué)實驗，涉及微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學(xué)、空間輻射效應(yīng)、重力生物效應(yīng)、空間生物技術(shù)六大領(lǐng)域。

　　胡文瑞說，19個實驗項目用科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)挑選，必須滿足三個條件，一要有創(chuàng)新性，要有新思路新成果；二要有可行性，可以做得出來；三要有必要性，是確實要在微重力條件下才能做的實驗。

　　實踐十號衛(wèi)星雖然被科學(xué)家們期待了10年，立項卻比較晚，從2012年底立項至今，只有3年多時間用于衛(wèi)星研制。“這是非常緊張的研制周期，這3年多我們幾乎沒有節(jié)假日?！眳羌菊f，雖然時間緊任務(wù)重，參與者卻非常興奮，因為“每個項目都有很有意思的設(shè)計，有潛在的非常重要的科學(xué)意義和應(yīng)用意義”。例如，由清華大學(xué)和華中科技大學(xué)兩家單位負(fù)責(zé)的微重力條件下煤粉/煤粒燃燒實驗，就對節(jié)能減排具有重要意義。煤是我國的主要能源，會造成大量排放，它的高效燃燒、降低污染排放對我國具有特殊意義。煤燃燒的模型化研究需要準(zhǔn)確的物性參數(shù)，然而往往受到地上重力及浮力對流的影響，有些物性參數(shù)的準(zhǔn)確測量幾乎不可能。“具體煤燃燒過程如果研究清楚了，可以改進(jìn)地面煤燃燒效果?！焙娜鹫f。

　　至于導(dǎo)線絕緣層和典型非金屬材料這兩個微重力燃燒實驗，則是針對載人航天器的防火問題。由于缺乏微重力條件下完善的防火規(guī)范，我國以往主要借鑒地面或航空防火規(guī)范。在載人航天的有氧環(huán)境下，航天器內(nèi)部一旦著火，后果不堪設(shè)想。胡文瑞說：“這兩項燃燒實驗就是要觀察微重力條件下材料著火、燃燒以及煙氣析出的規(guī)律，并對比重力條件下的燃燒規(guī)律，建立我國自己完整的航天防火規(guī)范服務(wù)。這將對未來我國空間站的防火問題起到重要作用?！?/p>

　　此外，科研人員還將首次開展微重力條件下的造血干細(xì)胞和神經(jīng)干細(xì)胞三維培養(yǎng)研究、哺乳動物早期胚胎發(fā)育研究等，為人類疾病的有效預(yù)防以及長期空間活動的生殖發(fā)育健康和繁衍等提供科學(xué)依據(jù)，通過揭示空間微重力環(huán)境對生命體生理穩(wěn)態(tài)的影響規(guī)律及其機(jī)理，為未來載人航天的發(fā)展提供必要的基礎(chǔ)支撐。

　　實踐十號衛(wèi)星也是一項開放的衛(wèi)星任務(wù)，科學(xué)實驗的提出和參與單位包括中科院11個研究所和6所高校，并與歐洲空間局和日本宇宙航天研發(fā)機(jī)構(gòu)開展緊密的國際空間合作。

　　實驗還可能帶來促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大科技成果?！拔⒅亓l件下石油組分熱擴(kuò)散特性的研究和Soret系數(shù)的測量”就是我國聯(lián)合歐洲空間局和加拿大石油公司，對原油的Soret系數(shù)進(jìn)行測量的微重力實驗。

　　為了這15天的綻放，在衛(wèi)星技術(shù)方面，實踐十號衛(wèi)星的分系統(tǒng)也得到了較大的技術(shù)改進(jìn)?！斑@次衛(wèi)星實驗有很多新需求，我們以集成創(chuàng)新方式，提出了新需求的新解決方案。”趙會光介紹，作為我國新一代返回式衛(wèi)星，實踐十號衛(wèi)星實現(xiàn)了三大技術(shù)飛躍：一是姿態(tài)控制采用小發(fā)動機(jī)作為推進(jìn)系統(tǒng)的推力器，可以保證較好的衛(wèi)星微重力水平；二是以與國際接軌的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)替代原先的程序控制器，使得遙控指令和遙測數(shù)據(jù)的安排以及改變飛行程序的數(shù)據(jù)注入都更加靈活；三是增設(shè)流體回路的熱控分系統(tǒng)，使衛(wèi)星回收艙內(nèi)部的熱能有效排到星外，以確保生物樣品的溫度環(huán)境。

　　致力于發(fā)現(xiàn)和驗證新的空間現(xiàn)象和規(guī)律的空間科學(xué)，已經(jīng)成為航天大國競相發(fā)展和占領(lǐng)的科技制高點。實踐十號能否揭開重力的面紗，幫助中國科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)物理和生命的本質(zhì)奧秘？讓我們關(guān)注它接下來半個月的太空之旅吧！