實踐十號衛(wèi)星（2016年成功發(fā)射的衛(wèi)星）

衛(wèi)星概況

介紹

“實踐十號衛(wèi)星”是中科院空間科學先導專項中首批確定的5顆科學衛(wèi)星之一，是開展微重力科學和空間生命科學研究的高效、開放、綜合性的空間實驗平臺。

“實踐十號衛(wèi)星”工程項目首席科學家、中科院力學所胡文瑞院士告訴記者，“實踐十號”項目包含19項科學實驗，涉及微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學、空間輻射效應、重力生物效應、空間生物技術共六大領域。

實踐十號于2012年12月31日正式立項，是中國空間科學先導專項首批科學實驗衛(wèi)星中唯一的返回式衛(wèi)星，也是單次開展科學實驗項目最多的衛(wèi)星。其科學目標是研究、揭示微重力條件和空間輻射條件下物質(zhì)運動及生命活動的規(guī)律，并取得創(chuàng)新科技成果。

“實踐十號”衛(wèi)星分為回收艙和留軌艙，回收艙在軌運行12天后返回地球，留軌艙繼續(xù)在軌工作3天，即衛(wèi)星總計設計壽命為15天。8項流體物理試驗放在留軌艙內(nèi)進行，其余11項科學試驗將在回收艙進行。

目的

“實踐十號衛(wèi)星”旨在利用中國成熟的返回式衛(wèi)星技術，緊密圍繞有關能源、農(nóng)業(yè)和健康等領域國家科技戰(zhàn)略目標，結(jié)合航天器防火等關鍵技術需求，促進地面生物工程、新材料等高技術發(fā)展和生命科學等基礎研究取得突破，獲取一批具有國際先進水平的、具有自主知識產(chǎn)權的創(chuàng)新性重大科技成果。

中國相關發(fā)展

中國是第三個突破航天器返回技術的國家。在40余年的發(fā)展歷程中，返回式衛(wèi)星成為中國發(fā)射最多的衛(wèi)星系列。在實踐十號之前，中國共研制了國土普查衛(wèi)星、攝影測繪衛(wèi)星、空間育種衛(wèi)星等合計6種型號、24顆衛(wèi)星，衛(wèi)星平臺經(jīng)過了三代跨越。

“返回式衛(wèi)星中有許多關鍵技術到目前仍然是訣竅，例如再入防熱技術、姿態(tài)控制、回收軟著陸技術等，中國的載人航天技術也是在返回式衛(wèi)星技術的基礎上發(fā)展起來的?！碧撇普f。

趙會光說，返回式衛(wèi)星作為空間科學實驗平臺具有獨特的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在無人值守，具有更好微重力水平，適應載荷射前操作和適時返回支持能力強，系統(tǒng)規(guī)模適度，工程實施代價低等。

近年來，返回式衛(wèi)星在空間科學領域的作用得到了越來越大的發(fā)揮。據(jù)不完全統(tǒng)計，在實踐十號之前，返回式衛(wèi)星曾完成13項空間生命科學實驗、7項空間材料加工實驗、23次空間微重力科學實驗、3次微重力測量實驗，以及900多件植物種子、微生物、蟲卵，100多件空間輻射劑量測量，20多件航天用器件的無源搭載實驗。此外，還完成了熔體表面和液固界面特性、空間細胞培養(yǎng)等空間科學實驗。

信息簡介

衛(wèi)星發(fā)射站

科研方向

據(jù)中國航天科技集團五院實踐十號衛(wèi)星副總設計師李春華介紹，實踐十號衛(wèi)星研制成功，將為中國開發(fā)出一個專門用于微重力科學和生命科學的實驗平臺，使國家的空間微重力研究有了新的技術手段。李春華說：“這顆衛(wèi)星的形狀跟其他衛(wèi)星相比是非常獨特的，主要是在發(fā)射過程中不需要整流罩，衛(wèi)星的星體就承擔了整流罩的作用。另外，由于飛行時間短，衛(wèi)星主要采用的是化學電池，而沒有采用大家常見的太陽能帆板這樣的供電方式，所以大家看到的這個形狀就類似于‘彈頭’?！?/p>

發(fā)射動態(tài)

射前準備

測試中的實踐十號衛(wèi)星

2016年2月24日凌晨，中國首顆微重力科學實驗衛(wèi)星——“實踐十號”運抵酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，為今年4月的發(fā)射任務進行最后的備戰(zhàn)。實踐十號衛(wèi)星是開展微重力科學和空間生命科學研究的科學實驗衛(wèi)星，由中國航天科技集團公司五院總體部抓總研制。

按照計劃，“實踐十號”將在軌道上利用太空中微重力等特殊環(huán)境，在短短15天的太空飛行中，完成涉及微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學、空間輻射效應、重力生物效應、空間生物技術等六大領域的19項實驗。之后，衛(wèi)星再把實驗樣品帶回地球，為微重力環(huán)境及復雜輻射環(huán)境中物質(zhì)運動規(guī)律的研究提供依據(jù)。“實踐十號”就是太空中臨時搭建的一個實驗室。

要把這樣一個精密的實驗室長途運輸送往發(fā)射場，整個過程都需要控制溫度和濕度，并保證平穩(wěn)和安全。工作人員一絲不茍地進行裝箱前的準備，確保每一個環(huán)節(jié)都萬無一失。

目前，全世界的科學家們都在嘗試通過各種方式營造微重力環(huán)境開展研究，比如“拋物線飛機”、“探空火箭”等實驗平臺可以提供幾分鐘甚至更短的微重力環(huán)境，但想要進行更長時間的研究，就必須運用實踐十號這樣的科學實驗衛(wèi)星。

和普通衛(wèi)星不同，“實踐十號”還是一顆返回式衛(wèi)星，它獨有的返回艙將在完成實驗任務后回到地面，將太空中的實驗成果帶回地面。

中國的衛(wèi)星返回技術相對成熟，至今成功發(fā)射并回收的衛(wèi)星已經(jīng)達到24顆。但因為要進行獨特的微重力實驗，作為中國將要發(fā)射的第25顆返回式衛(wèi)星，“實踐十號”相比以往的返回式衛(wèi)星，進行了大量的適應性創(chuàng)新設計。

李春華說：“這顆衛(wèi)星的形狀跟其他衛(wèi)星相比是非常獨特的，主要是在發(fā)射過程中不需要整流罩，衛(wèi)星的星體就承擔了整流罩的作用。由于飛行時間短，衛(wèi)星主要采用的是化學電池，而沒有采用常見的太陽能帆板供電方式，所以衛(wèi)星形狀就類似于‘彈頭’。”

衛(wèi)星的研制過程中，要解決很多實驗載荷在太空協(xié)同工作且互不影響的問題。特別是生命科學項目對整個實驗過程中的溫度要求非常高，因此科研人員對衛(wèi)星的發(fā)射階段、在軌運行階段和返回階段的溫度都進行了嚴格控制。

成功發(fā)射

2016年4月6日1時38分，中國首顆微重力科學實驗衛(wèi)星——實踐十號返回式科學實驗衛(wèi)星，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心由長征二號丁運載火箭發(fā)射升空，進入預定軌道。

據(jù)了解，該衛(wèi)星將展開6大領域、19項實驗，這也是中國迄今為止單次空間微重力和生命科學實驗項目及種類最多的空間任務。

成功返回

順利完成12天太空飛行后，我國首顆微重力科學實驗衛(wèi)星——實踐十號返回式衛(wèi)星回收艙。

2016年4月18日16時15分，衛(wèi)星回收艙與留軌艙成功分離?；厥张摲祷氐孛妫糗壟搶⒗^續(xù)在軌運行，完成后續(xù)空間科學實驗項目后，墜入大氣層自然燒毀。

隨后，西安衛(wèi)星測控中心通過地面測控站向衛(wèi)星回收艙注入指令，回收艙實施精確制動，自西向東進入祖國上空。

16時19分，設在白云鄂博地區(qū)的雷達測量裝置捕獲目標。“回收一號發(fā)現(xiàn)目標！”雷達操作手姬文娟清脆有力的調(diào)度口令響起，現(xiàn)場人員頓時興奮起來。

16時23分，衛(wèi)星回收艙減速傘、主降落傘依次彈出，回收艙緩緩降落。

16時30分準確降落在內(nèi)蒙古四子王旗預定著陸區(qū)域。這不僅標志著我國返回式衛(wèi)星迎來第二個春天，實踐十號也成為我國首顆在四子王旗采用彈道式回收的返回式衛(wèi)星。

科研成果

實踐十號衛(wèi)星的成功返回，帶來了來自太空的生命繁衍跡象。

在實踐十號回收艙中，有著6000余枚小鼠胚胎，專門用于發(fā)育實驗的有幾百枚胚胎。在實踐十號任務中，總共有9項生命科學實驗，負責整個系統(tǒng)統(tǒng)籌的是段恩奎。

這些實驗對象乘著實踐十號衛(wèi)星回收艙，降落在內(nèi)蒙古四子王旗草原上。進一步的觀察顯示，小鼠胚胎在太空中完成了從二細胞到囊胚的發(fā)育，中國已經(jīng)在太空實現(xiàn)了哺乳動物胚胎的發(fā)育。而這，在世界上是第一次，改寫了人類科學史。預示著包括人類在內(nèi)的哺乳動物，其生命有望在太空中得以延續(xù)。

2021年7月20日，中國科學院國家空間科學中心舉行新聞發(fā)布會，集中發(fā)布衛(wèi)星所取得的科學成果。實踐十號衛(wèi)星19項有效載荷已經(jīng)圓滿完成28項科學實驗任務，涉及微重力和生命科學實驗。這其中，在國際上首次開展的研究就有15項，如首次實現(xiàn)了在微重力條件下2-細胞胚胎至囊胚的發(fā)育，揭示了影響太空哺乳動物早期胚胎發(fā)育的關鍵因素。

十個數(shù)字特點

3.3——“實踐十號”總質(zhì)量約3.3噸，由低軌道發(fā)射能力約3.6噸的長征二號丁運載火箭，將其送入軌道。運載系統(tǒng)總指揮談學軍說，長二丁已發(fā)射26次，將38顆衛(wèi)星送入太空，保持著100%的成功率。

555——談學軍介紹，火箭主動段飛行約555秒，發(fā)射559秒后星箭分離。為最大限度排除地面重力對空間生命科學實驗任務可能帶來的影響，科學家們在發(fā)射8小時以前才安裝最后一個載荷，并對生命生長狀況進行監(jiān)控。

25——“實踐十號”是中國第25顆返回式衛(wèi)星?！皬?974年開始發(fā)射返回式衛(wèi)星至今，已是‘輕車熟路’?！敝袊教炜萍技瘓F五院“實踐十號”衛(wèi)星工程總設計師唐伯昶說，此番專門為“微重力科學和空間生命科學”實驗研究量身定做，可謂名副其實的“空間實驗室”。

10^(-6)——太空環(huán)境的重力約為地球的10^(-6)，人類可以在此實現(xiàn)地面上難以進行的科學實驗，或生產(chǎn)新材料和昂貴藥物等。“俄羅斯返回式衛(wèi)星已達到10^(-6)g這一技術指標。”航天科技集團五院“實踐十號”衛(wèi)星系統(tǒng)總設計師趙會光說，“實踐十號”整體優(yōu)于，部分時段或位置將達到。

13/7/23——據(jù)不完全統(tǒng)計，在已發(fā)射的24顆返回式衛(wèi)星中，共完成13項空間生命科學實驗，7項空間材料加工試驗，23次空間微重力科學實驗，3次微重力測量試驗，以及900多件植物種子、微生物、蟲卵，100多件空間輻射劑量測量，20多件航天用器件的無源搭載試驗等。

19——“實踐十號”衛(wèi)星首席科學家、中科院院士胡文瑞介紹，衛(wèi)星搭載了19個科學實驗載荷，涉及28項科學實驗研究，所有科學實驗均具有創(chuàng)新性。這也是中國迄今為止單次空間微重力和生命科學實驗項目及種類最多的空間任務。

2——19項科學實驗中有兩項涉及國際合作。分別是，與歐洲空間局合作進行的實驗項目是“微重力條件下石油組分熱擴散特性的研究和Soret系數(shù)的測量”。與日本宇宙航天研發(fā)機構合作進行的實驗項目是“多種空間熔體材料科學實驗”。

3——據(jù)悉，“實踐十號”回收艙設計在軌運行若干天，返回地球，著陸場為具有比較成熟回收條件的內(nèi)蒙古四子王旗。留軌艙將繼續(xù)在軌工作3—5天，可以繼續(xù)進行實驗，之后艙段將墜入大氣層燒毀。

10——胡文瑞回憶，籌備“實踐十號”幾乎已有10年，是中科院空間科學先導專項首批立項研究的科學衛(wèi)星中準備時間最長的。趙會光說，距離上一顆返回式衛(wèi)星“實踐八號”在2006年成功發(fā)射，也已過去10年。

11/6——“實踐十號”衛(wèi)星科學應用系統(tǒng)聯(lián)合了中國科學院11個研究所及中國6所高校共同參與，參與其間的科技人員近500余人?！皩嵺`十號”衛(wèi)星工程則分為工程大總體及衛(wèi)星系統(tǒng)、運載火箭系統(tǒng)、發(fā)射場系統(tǒng)、測控回收系統(tǒng)、地面支撐系統(tǒng)以及科學應用系統(tǒng)等六大系統(tǒng)。

社會意義

實踐十號衛(wèi)星是迄今為止單次空間微重力和生命科學實驗項目及種類最多的衛(wèi)星任務。衛(wèi)星留軌艙將進行8項流體物理試驗，其他11項科學試驗將在回收艙進行?；厥张摰脑O計在軌運行壽命為12天，12天后回收艙返回地球，而留軌艙將繼續(xù)在軌工作3天，衛(wèi)星總計設計壽命為15天。實踐十號衛(wèi)星任務聯(lián)合了中國科學院11個研究所及國內(nèi)6所高校共同參與。除國內(nèi)合作外，實踐十號衛(wèi)星通過與歐洲空間局和日本宇宙航空研究開發(fā)機構開展合作研究，搭建了中國和國際空間強國緊密合作的互通平臺，共同孕育空間微重力科學和空間生命科學領域的新發(fā)展、新突破。^[1]