六、卫星的返回

根据卫星的不同用途，有的卫星在轨道上飞行一段时间后，需要返回地球，如照像侦察卫星、生物实验卫星等，它们在太空中观察到照片、数据、实验结果等，只有返回地球才能便于作进一步的研究分析。但是，要把送上太空的卫星再返回地球上来，又谈何容易！因此，返回技术是人类征服太空的一项重要本领，它在空间应用技术中占有相当重要的位置。迄今，只有美国、前苏联和中国掌握了这种技术，这些国家的航天科学家经过不懈努力，相继解决了太空飞行这一难题。20世纪50年代末，美、前苏突破卫星发射技术后，就开始探索卫星返回技术。1960年8月美国“发现者”号卫星的返回舱从轨道上返回地面，首次回收成功。同年同月，前苏联发射载有两只小狗的“伴侣5”号生物卫星，在绕地球飞行18圈后返回地球。卫星返回技术逐步成熟。这些返回式卫星的种类虽然不多，但在空间活动中却占有较大比重和重要地位，而且对于后来载人飞船、航天飞机的发展具有特别重要的意义。卫星返回过程，大体上经历四个阶段：第一、卫星脱离运行轨道，进行制动飞行，要求制动火箭准确点火，使返回舱保持规定状态；第二、卫星在大气层外自由下降，在100千米左右的高度开始进入大气层，精确控制下降起始点的位置、高度、速度和方向；第三、卫星返回舱进入大气层急剧减速，同空气剧烈摩擦产生极高的热量，返回舱表面的最高温度可升高到1000℃以上，因此要避免由于产生高温而烧毁；第四、卫星返回舱下降到15千米以下高度，用降落伞减速，在海上或陆地安全降落。这个包含了四个阶段的全过程表明，卫星要安全返回地面，星上必须装有测控系统、姿态控制系统、制动发动机、回收系统和返回防热系统。美国和前苏联首先解决了卫星返回地面的技术难题。美国从1959年2月发射“发现者”号系列实验型侦察卫星，经过12次连续试验回收失败之后，才于1960年8月首次回收到“发现者”卫星的返回舱。前苏联于1960年5月发射“伴侣4”号卫星，由于卫星姿态控制系统发生故障而回收失败，同年8月发射载有两只小狗的“伴侣5”号卫星回收获得成功。

中国在卫星返回技术领域已经进入世界先进行列。1975年11月26日，中国成功发射了第一颗返回式卫星，卫星于29日按预定计划返回地面。至今17年，中国连续成功发射和回收13颗卫星，全部按照预定计划在中国腹地预定地区安全着陆，取得了百分之百的成功率，在世界航天史上创造了一个奇迹。中国研制返回式卫星始于1966年，经过近10年奋战，1975年研制成功。第一颗返回式卫星在轨道上运行3天，取得了预定的遥感试验资料。由于设计上的原因，卫星在再入大气层的过程中，返回舱的裙部、部分电缆和仪器被烧坏，落点偏差较大，但它毕竟回到了大地的怀抱，回收成功。一年之后，1976年12月7日，中国第二颗返回式卫星升空，当绕地球飞行到第47圈时，地面遥控站发出姿态调整指令，返回舱和仪器舱顺利解锁分离，制动火箭点火，返回舱按预定轨道踏上返回地面的旅途。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落区回收。

那一天，一个卫星返回舱自天而降，落在山坡上一块菜地里。人们发现后惊奇不已，蜂扔而至，竞相围观这个天外来客。然后一架直升飞机紧跟而来，回收区工作人员赶到现场，将完好无损的返回舱安全运走。(www.daowen.com)

中国返回式卫星的总设计师王希季说：“中国返回式卫星具有很高的准确性和可靠性。如果没有这个把握，谁也不敢采取陆上回收的办法，因为卫星在脱离轨道时的再入速度和再入角度失之毫厘，就会差之千里，稍有控制不当，卫星就可能掉进别国领土。”中国科技人员在设计时提出了严格的可靠性指标，要求元器件的失效率控制在万分之一、十万分之一甚至百万分之一的水平，因为一颗螺钉或一根导线的失效，都会使整颗卫星毁于一旦。星上设备必须保证高质量、高精度、高可靠性。

第一颗返回式卫星在综合测试时，发生控制卫星姿态的水平陀螺仪精度突然下降，但在短时间又立即复原。参试人员按照“严肃认真、周到细致、稳妥可靠、万无一失”的精神，不放过这个疑点，不留下任何隐患，细心检查，测出是一根导线松动，与陀螺外环上的一个配重块相撞，从而迅速采取措施，排除了这个可能导致严重后果的隐忧。此外，星上降落伞技术是卫星回收的关键之一，因为卫星降到离地面10至20千米的低空时，速度在每秒200米左右，相当于普通民航飞机的飞行速度，卫星若按这样的速度撞击地面，势必摔得粉身碎骨。科研人员花了4年时间，分别在不同环境下进行了50多次高空、中空、低空开伞降落实验，经过不断改进，掌握了降落伞规律，大大提高了卫星的安全可靠性，达到了返回舱落地完好无损的理想状态。

卫星回收，技术复杂，困难很多，而中国却成为世界上第三个掌握卫星回收技术的国家。这就充分表明，中国科技人员依靠自己的聪明才智和艰苦奋斗，完全能够攀登航天技术的高峰。