1975年11月26日,中國發(fā)射了第一顆遙感返回式衛(wèi)星,并在三天后成功回收了這顆衛(wèi)星。自此,中國成為了世界上第三個掌握衛(wèi)星返回技術(shù)和回收技術(shù)的國家。
返回技術(shù)和返回式衛(wèi)星是為了適應(yīng)航天活動的需要而發(fā)展的。人類探索太空的活動大致分為兩大類:第一類是探索和了解外層空間的活動;另一類是開發(fā)和利用外層空間資源的活動。在探索和了解外層空間的活動中,需要獲得盡量多的空間信息,而在航天活動早期,由于無線電傳輸技術(shù)受時代所限,多采用將信息存貯于信息載體(膠片、磁帶等)上,并把信息載體送回地面以重現(xiàn)信息,這就要依靠返回技術(shù)和返回式衛(wèi)星。從開發(fā)和利用外層空間資源的角度看,需要獲取空間樣品或者把空間試驗物帶回地面供分析研究,因此,返回式衛(wèi)星也在其中起著先鋒作用。一個國家如果不發(fā)展和掌握回收技術(shù),它在航天活動的很多方面就會受到限制,也很難成為航天強國。
1957年10月蘇聯(lián)成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星后,外層空間價值空前提高。為了盡快地從航天活動中獲得利益,利用外層空間高速、高位置資源和在軌不受國界約束的優(yōu)越條件,美國和蘇聯(lián)都把突破返回技術(shù)和研制返回式衛(wèi)星作為發(fā)展的重點。美國在歷經(jīng)多次失敗后,終于在1960年8月成功地從近地軌道上回收了“發(fā)現(xiàn)者”號衛(wèi)星的返回艙。同一時期,蘇聯(lián)也成功地從近地軌道上回收了“斯普特尼克”5號載有生物的返回艙。兩個超級大國先后取得的成功給中國的航天人帶來了壓力和動力,返回式衛(wèi)星的研究立即被提上了日程。
返回式衛(wèi)星的關(guān)鍵技術(shù)主要有兩個,一個是回收系統(tǒng)的設(shè)計,另一個是衛(wèi)星遙感相機的研制。這兩個任務(wù)最終都落在了北京空間機電研究所科研團隊的肩上。
返回式衛(wèi)星的回收方案一般有三種,分別是整星制動回收、返回艙制動回收和膠片暗盒彈射回收。由于當(dāng)時我國的技術(shù)基礎(chǔ)薄弱,經(jīng)濟實力不強,因此技術(shù)相對簡單、銜接性好、風(fēng)險較小、成本較低的返回艙制動回收是最佳方案。按照這個方案,把衛(wèi)星分為返回艙和儀器艙兩個艙段。儀器艙內(nèi)裝載相機等有效載荷,返回艙內(nèi)裝載膠片片盒和回收分系統(tǒng)。衛(wèi)星完成攝影任務(wù)后,將攜帶膠片片盒的返回艙以彈道式再入方式返回地面,并用降落傘予以回收,儀器艙則留在空間軌道上運行。北京空間機電研究所的研究人員在探空火箭技術(shù)的基礎(chǔ)上,進深山,入戈壁,開展了一次次空投試驗、地面和風(fēng)洞試驗,最終成功解決了降落傘強度、開傘可靠性等難題,從而奠定了我國返回式衛(wèi)星高可靠回收的基石。
另一個難點是衛(wèi)星遙感相機的研制。由于我國的首顆返回式衛(wèi)星主要用于國土普查,為了獲得精準(zhǔn)的對地觀測資料,就必須賦予衛(wèi)星一雙“火眼金睛”—我國的第一代膠片型航天光學(xué)遙感相機,它能清晰地分辨出公路、碼頭等目標(biāo)。航天光學(xué)遙感相機是集光學(xué)、精密機械、電子學(xué)、熱控和航天技術(shù)于一體的精密光學(xué)儀器,技術(shù)難度非常大。對于遙感相機的研制,可謂是一無設(shè)計基礎(chǔ)、二無圖紙資料借鑒,艱難的條件激發(fā)了北京空間機電研究所研究人員滿腔的創(chuàng)新激情,大家通過反復(fù)分析試驗、大膽嘗試新技術(shù),突破了棱鏡掃描式可見光全景相機和恒星相機研制的多個技術(shù)堡壘,實現(xiàn)了我國第一代對地觀測相機的成功應(yīng)用,使我國首顆返回式衛(wèi)星獲得了大量的觀測資料。
我國的第一顆返回式衛(wèi)星在低軌道運行,在軌停留時間3天,裝載60千克膠片,側(cè)擺角90°,這些指標(biāo)都優(yōu)于美國的第一顆返回式衛(wèi)星“發(fā)現(xiàn)者”14號。迄今為止,返回式衛(wèi)星已經(jīng)成為我國發(fā)射次數(shù)最多的一種衛(wèi)星,創(chuàng)造了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。
我國第一顆返回式衛(wèi)星發(fā)射成功具有巨大的意義,包括培養(yǎng)了衛(wèi)星研發(fā)團隊、掌握了衛(wèi)星研制規(guī)律、帶動了衛(wèi)星相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、也為后續(xù)衛(wèi)星的研制打下了堅實基礎(chǔ)。如今,基于高端回收技術(shù)的“神舟”飛船的一次次成功發(fā)射已經(jīng)讓我國成為了名副其實的航天大國。這都源于幾代航天人不懈的努力和執(zhí)著的追求,相信在未來的日子里,我們在航天領(lǐng)域的成就將會繼續(xù)吸引全世界的目光。 (姚丁楊)