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空間科學實驗是返回式衛星的未來——唐伯昶回憶與實踐十號的那些事兒

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唐伯昶的人生,與共和國返回式衛星的發展融在一起。從1975年我國第一顆返回式衛星成功返回,到2016年實踐十號返回成功,中國一共進行了25顆返回式衛星的研製。每一次,唐伯昶都在。

記者 倪思潔

唐伯昶與實踐十號衛星合影

在中國航天科技集團公司五院總體部的辦公室里,這位經歷了無數次衛星發射和回收的新型返回式衛星總指揮、總設計師,特意把實踐十號模型擺在了辦公桌上,因為這顆衛星見證了技術與科學的完美融合——它不僅是25顆返回式衛星中的一顆,還是我國首顆微重力科學實驗衛星。

實踐十號返回式科學實驗衛星效果圖

設計:「協調一致確保實驗順利完成」

「一別京城到酒泉,沙漠景物似昨年。炎炎赤日照戈壁,滾滾黃沙蔽日天。」近50年來,作為衛星的工程總設計師,唐伯昶去得最多的地方就是酒泉衛星發射場,對衛星、運載火箭、發射場、測控等各系統早已了如指掌。

接到實踐十號首席科學家、中科院院士胡文瑞的多次邀請後,唐伯昶決定接受中科院的聘請,出任衛星工程總設計師。「衛星工程是個大系統,工程總設計師的責任就是要使技術能夠準確把握、協調一致,確保任務順利完成。」唐伯昶說。

根據實踐十號衛星工程目標,需要通過衛星系統、運載火箭系統、發射場系統、測控系統、地面支撐系統和科學應用系統協調工作,完成多項科學研究空間實驗任務,實現科學實驗樣品的回收和科學數據的下傳。

雖然實踐十號衛星平台和長征二號丁運載火箭都屬於成熟型號,但為了讓衛星與科學實驗更完美地對接,唐伯昶依然對發射場、衛星平台等方面的技術進行了嚴格審查和把控。

「其中一項就是在發射塔架上增加一個起吊工具。」唐伯昶說。過去,在衛星發射前,要先把衛星放到運載火箭上,之後把衛星的「頭殼」取下來,把載荷放進去,再依靠吊車把「頭殼」裝上。為了減少轉載時間,避免生命科學實驗在地面就開始反應,發射場和工程設計所人員增加塔上起吊工具,加速了實驗箱的射前安裝進度。

為了控制衛星上的實驗溫度,衛星設計組人員還專門改造了衛星平台,使回收艙的實驗環境可以恆定在22攝氏度左右。

這類改進得到了科學家們的認可,也為後來科學實驗的成功夯實了基礎。

「科仙欲問天,出嫁送居延。火箭英姿爽,衛星靚麗嫣。漂浮微重力,實驗運行圈。發射東風鎮,歸來大草原。」2016年2月,唐伯昶在酒泉發射場滿懷信心。

回收:「凡是第一次都難免會擔心」

「落點中心凝視望,衛星再入飛來向。已過預時無跡象,偏航向。回艙已在西邊降。向著簡陽飛車往,黃昏看到回艙樣。轉運山間抬大杠,公路放。汽車再轉飛機上。」

1975年12月,唐伯昶在四川用這首詞記錄了當時的緊張與慌忙。那一年,我國第二顆返回式衛星剛剛成功回收不久。

40年後,2016年4月6日,在酒泉衛星發射中心,實踐十號由長征二號丁運載火箭發射升空。12天後,在西安測控中心,唐伯昶和團隊成員們一起實時監控著實踐十號的歸來。

對於回收,唐伯昶早已沒有40年前的那種緊張,「對於衛星落回有效區域,我們還是比較有信心的」 ,不過,回收的那天,唐伯昶心裡仍不輕鬆,因為這一次為了保護好返回艙內的實驗樣品,回收落點從以往的四川挪到了內蒙古四子王旗,這意味著衛星軌道、點火時間要重新計算,回收設施也要重新安排。

2016年4月18日實踐十號衛星回收艙準確降落在四子王旗預定著陸區域

「凡是第一次都難免會擔心。」唐伯昶最擔心的是時間長了樣品可能失效。與其他返回式衛星不一樣,實踐十號搭載了由中科院11個研究所和6所高校承擔的19個科學實驗項目,11項科學實驗在回收艙進行。

4月18日16時30分,回收艙準確降落在四子王旗預定著陸區域,回收艙著陸狀態正常、外觀良好,11台科學實驗載荷及樣品快速交付科學應用系統。

「天公作美時機好,雪後初晴少許風。正確調姿回國內,準時再入落圈中。陸航武直迎歸女,吉兆藍天映彩虹。怒放天花開大傘,朱和鎮里賀成功。」在四子王旗,唐伯昶寫下了這首七律以賀新功。

未來:「真正作用是做科學實驗」

「衛星天上作科研,四月陽春上九天。導線燃燒觀火焰,細胞分裂看圖傳。功能爐內單晶亮,植物箱中稻麥鮮。在軌溫精微重好,各科成果領前沿。」

2016年4月,唐伯昶在酒泉發射場期待著星上的實驗箱能產出更多成果。其中輿論關注度最高的,是小鼠胚胎髮育實驗。我國科學家成功觀測到小鼠早期胚胎在太空中發育的全過程,在世界上首次證明了哺乳動物胚胎細胞可以在太空中發育。

令唐伯昶感慨的還有中科院在空間科學衛星任務中的成熟與成長和中科院國家空間科學中心在有效載荷總體和工程大總體雙重職責中發揮的統籌協調作用,「我們很高興地看到,中科院空間科學先導專項里的實踐十號和其他三顆衛星,使中科院在工程總體方面提高了一大步」 。

「現在,返回式衛星真正的作用就是做科學實驗。」在唐伯昶看來,以往主要用於國防、遙感探測等領域的返回式衛星,將成為微重力實驗的最佳平台。隨著返回式衛星回收利用效率的提升,其研製及發射成本會進一步降低。

「丙戌巡迴又丙申,古稀已到尚全勤。星船廿五輝千載,國獎三回值萬金。散曲詩詞為愛好,人生足跡見詩文。二胡演奏雲追月,千米連游到八旬。」

2016年5月19日,實踐十號任務完成後,唐伯昶在70歲生日寫下了航天人的豪邁與自信。他也期盼著,有更多科研項目可以用上返回式衛星的平台,為中國科技發展再添輝煌。

來源:中國科學報

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