卫星的“回家路”——卫星回收技术

卫星的“回家路”——卫星回收技术

通信、导航、气象等卫星在发射入轨之后,就会自始至终的在太空中飞行,而侦查卫星、科学试验卫星则不同,它们需要将获得的情报、携带的实验品送回地面。要想让已经飞在太空上的卫星“回家”,需要掌握一项比卫星发射还要复杂的技术——卫星回收技术。

卫星的“回家路”——卫星回收技术

卫星回收技术需要解决的四大难题:

卫星的“回家路”——卫星回收技术

第一,卫星返回之前先要调整飞行状态,即脱离原来的飞行轨道。卫星脱离原有的轨道的速度叫做再入速度。再入速度与地平线所形成的的俯角称为再入角。卫星重返地球对再入角的要求非常严格,一般在3到5度。如果太大,卫星将会陡然的进入大气层,引起较大的空气阻力和摩擦加热;如果太小,卫星仍将在原轨道上运行,再入速度与再入角都靠一支小型助推火箭来控制。火箭的点火时间、推力方向与时间的长短都会影响到再入速度和再入角的准确度。这就要求有灵敏而可靠的火箭制动发动机。

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第二,卫星在降落过程中,要摩擦生热。尤其是当它降落到离地面60至70公里时,就会与大气层摩擦产生大量的热能,是其表面发生燃烧。为此,必须采用适当的防热措施,来保证回收舱在再入大气层时能够维持内部的正常温度,这就需要有特殊的耐高温材料。

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第三,卫星返回地面需要很长的运行区间,必须不间断地对卫星进行精确测量和全程跟踪,并根据实测轨道参数,对卫星的程序控制数据进行必要的控制和管理,为此就要建立更大范围、更多功能的地面测控网。

第四,卫星降落到距离地面10到20公里时,尽管速度已经大大减小,但仍然达到200米/秒左右。如果以这样的速度撞击地面,卫星必定会粉身碎骨。因此,必须使用减速伞再次降低速度。通常要先打开较小的副伞,初步减速,当卫星降落到距离地面5公里时,再打开主伞,使得卫星速度小于10米/秒。降落伞的打开必须非常准时,否则卫星将不会安全着陆。

早在20世纪50年代末期,美国与苏联在突破卫星发射技术后,就开始研究卫星返回技术。

中国返回式卫星的研制工作是从1966年开始的。在攻克了卫星姿态控制技术、卫星再入防热技术和卫星回收技术等一道道难关以后,1975年11月26日中国第一颗返回式卫星终于由“长征2号”运载火箭发射成功。

卫星的“回家路”——卫星回收技术

它在轨道运行了3天,11月29日按照预定时间返回了祖国大地。一年之后,1976年12月7日,中国第二颗返回式卫星发射升空,当它绕着地球飞行47圈时,地面遥控站发出姿态调整指令,返回舱与姿态舱顺利解锁分离,制动火箭点火,返回舱按照预定轨道踏上返回地面的征途。再入大气层后,控制器依次发出弹射引导罩、减速伞分离、打开主伞等信号,最后在四川境内预定降落去回收。

卫星的“回家路”——卫星回收技术

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返回式卫星技术的成功使得中国成为继美国、苏联之后世界上第三个掌握返回式卫星技术的国家。

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这项技术在当时可以说是一道世界难题,即使在今天掌握这项技术的国家也是寥寥无几。

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