4月6日凌晨1時(shí)38分，我國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐十號(hào)返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星（簡(jiǎn)稱“實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星”）發(fā)射升空。此后，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星將在軌道上利用太空中微重力等特殊環(huán)境完成19項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。為什么要發(fā)射這顆衛(wèi)星？這些實(shí)驗(yàn)有哪些科學(xué)價(jià)值？為保障科學(xué)實(shí)驗(yàn)科技人員又做了哪些工作？
在太空營(yíng)造微重力環(huán)境做科學(xué)實(shí)驗(yàn)，可揭開(kāi)重力面紗
實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星是我國(guó)空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)首批科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星中唯一的返回式衛(wèi)星，也是單次開(kāi)展微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目最多的衛(wèi)星，其主要科學(xué)目標(biāo)是開(kāi)展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究、揭示微重力條件和空間輻射條件下物質(zhì)運(yùn)動(dòng)及生命活動(dòng)的規(guī)律。
科學(xué)上講的“微重力”，就是通常說(shuō)的“失重”。這種環(huán)境中有效重力水平極低，僅為地球表面重力的百萬(wàn)分之一。
實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星工程項(xiàng)目首席科學(xué)家胡文瑞院士說(shuō)，地球上發(fā)生的許多物理現(xiàn)象，都有重力的原因。微重力環(huán)境能觀察到很多地球上不可能出現(xiàn)的獨(dú)特現(xiàn)象，在空間材料科學(xué)、空間生物技術(shù)和空間生命科學(xué)等多個(gè)研究領(lǐng)域有非常重要的價(jià)值。
全世界的科學(xué)家們都在嘗試通過(guò)各種方式營(yíng)造微重力環(huán)境開(kāi)展研究，比如“拋物線飛機(jī)”“探空火箭”等，這些實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以提供幾十秒、幾分鐘的微重力環(huán)境，但由于時(shí)間太短，這些平臺(tái)都很難進(jìn)行生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)。“而實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星能實(shí)現(xiàn)的微重力水平高，相當(dāng)于在太空中搭建的一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。”胡文瑞說(shuō)。
“發(fā)射實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星，就是要揭開(kāi)重力這層面紗，發(fā)現(xiàn)事物運(yùn)動(dòng)發(fā)展的真面貌。”中科院國(guó)家空間科學(xué)中心主任、 空間科學(xué)衛(wèi)星工程常務(wù)副總指揮吳季說(shuō)。
不久的將來(lái)，我國(guó)要發(fā)射載人空間站，為什么還要發(fā)射實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星？胡文瑞說(shuō)，空間站有實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、有人參與等優(yōu)勢(shì)，但機(jī)械干擾和參與重力等可能給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)影響。“實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星微重力水平很高，機(jī)動(dòng)性能好。此外，實(shí)踐十號(hào)返回式衛(wèi)星雙艙式結(jié)構(gòu)，也可以讓一些比較危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)分開(kāi)做，這些是在空間站里做不到的。”
19項(xiàng)實(shí)驗(yàn)均為微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)前沿課題
實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)壽命為15天。在此期間，衛(wèi)星將在軌道上利用太空中微重力等特殊環(huán)境，完成19項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。其中，微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目10項(xiàng)，空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目9項(xiàng)。據(jù)介紹，19項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)是從200多項(xiàng)申請(qǐng)中精選而出，依照創(chuàng)新性、可行性、必要性等標(biāo)準(zhǔn)篩選，確保每一項(xiàng)都是全新探索，有很強(qiáng)的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。
“我們絕不會(huì)做別人完成過(guò)的實(shí)驗(yàn)，空間科學(xué)上重復(fù)研究沒(méi)有價(jià)值。”胡文瑞說(shuō)，全部實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均為微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)前沿課題，多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)為國(guó)際上首次開(kāi)展，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)空間微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)發(fā)展具有重要意義。
比如在空間生命科學(xué)方面，科研人員將首次開(kāi)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(dòng)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(zhǎng)期空間活動(dòng)的生殖發(fā)育健康和繁衍等提供科學(xué)依據(jù)，通過(guò)揭示空間微重力環(huán)境對(duì)生命體生理穩(wěn)態(tài)的影響規(guī)律及其機(jī)理，為未來(lái)載人航天的發(fā)展提供必要的基礎(chǔ)支撐。
首次引入了流體回路控溫技術(shù)
實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星總質(zhì)量約3400公斤，由有效載荷、結(jié)構(gòu)、熱控等共11個(gè)分系統(tǒng)組成。中國(guó)航天科技集團(tuán)第五研究院實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)總師趙會(huì)光介紹，該衛(wèi)星的形狀和其他衛(wèi)星相比非常獨(dú)特。比如，衛(wèi)星的星體承擔(dān)了整流罩的作用，因此發(fā)射過(guò)程中不需要整流罩。從外觀看，形狀類似于“彈頭”。同時(shí)，由于飛行時(shí)間短，衛(wèi)星主要采用的是化學(xué)電池，而沒(méi)有采用常見(jiàn)的太陽(yáng)能帆板這樣的供電方式。
19項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在同一個(gè)衛(wèi)星上開(kāi)展，如何讓多實(shí)驗(yàn)載荷在太空協(xié)同工作且互不影響？特別是生命科學(xué)項(xiàng)目對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的溫度要求非常高，如何嚴(yán)格控制衛(wèi)星的發(fā)射階段、在軌運(yùn)行階段和返回階段的溫度？趙會(huì)光說(shuō)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的物理環(huán)境是相對(duì)獨(dú)立的，避免了相互干擾。同時(shí)，科研人員在衛(wèi)星上首次引入了流體回路控溫技術(shù)，解決了空間材料設(shè)備和生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備同處返回艙，溫控要求高的技術(shù)難題。
作為我國(guó)新一代返回式衛(wèi)星，在衛(wèi)星技術(shù)方面，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了三大技術(shù)飛躍：一是姿態(tài)控制采用小發(fā)動(dòng)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(guó)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(cè)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。
航天科技集團(tuán)第五研究院實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星工程總師唐伯昶表示，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星研制成功，將為我國(guó)開(kāi)發(fā)出一個(gè)專門(mén)用于微重力科學(xué)和生命科學(xué)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使我們國(guó)家的空間微重力研究有了新的技術(shù)手段。
