作者:钱航 来源:国家空间科学中心微信公号 发布时间:2016/4/12 11:01:38
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探索未知:“实践”卫星家族史

 

我国自1970年4月24日成功研制并发射第一颗人造卫星“东方红一号”至今,已初步形成了遥感、通信广播、气象、科学探测与技术实验、地球资源和导航定位等六大卫星系列。
 
“实践号”卫星系列中,数用于科学探测与技术实验的“实践号”卫星家族诞生最早、家族成员最为庞大,而且用于微重力科学和空间生命科学研究的“实践十号”卫星也在刚过去的4月6日凌晨成功发射。
 
下面让我们认识一下这个探索未知的实践号卫星家族吧。
 
探索未知的实践号卫星家族
 
实践一号
 
在长征一号运载火箭发射东方红一号卫星成功不到一年的时间内,1971年3月3日,基于东方红一号备份星所研制的“实践一号”,作为我国第一颗科学实验卫星成功发射,它也是中国发射的第二颗卫星。实践一号外形与东方红一号相似,但不像东方红一号只有几十天的寿命,实践一号的设计寿命为一年,实际在太空中工作了8年之久。
 
 
 
实践一号卫星无论在空间科学还是空间技术方面都具有开创性的贡献。在轨期间,它进行了高空磁场、X射线、宇宙射线和外热流等空间物理环境参数的测量,让我国第一次直接探测宇宙空间环境。它还进行了硅太阳能电池供电系统、主动式无源热控制系统等长寿命卫星技术的试验,为中国设计和制造长寿命卫星提供了宝贵经验,尤其为卫星的电源、热控制和无线电测控系统的研制开辟了成功的道路。
 
实践二号
 
1981年9月20日,中国成功实现了一箭3星的发射任务,将实践二号和实践二号甲/乙卫星送入预定轨道,使中国成为世界上第三个掌握一箭多星技术的国家。实践二号由于要验证自旋稳定,就像陀螺高速自转立在地面一样在太空中自转稳稳地飞行,因而是圆筒形状,它的太阳能电池贴在圆筒壁上。实践二号的任务也是空间科学和空间技术两方面,一是为了探测空间物理环境参数,二是为了试验自旋稳定及对日定向的姿态控制方式等新技术。
 
实践二号甲卫星是一颗电离层探测信标卫星。其测量原理为:地面站分别接收上述两个信号穿过电离层的多普勒频移和信号的法拉第旋转,以此反演出电离层的积分电子浓度,利用的效应就如同迎开来的火车汽笛声会越来越尖一样。
 
 
 
 
实践二号乙卫星为无源雷达定标试验卫星。它用直径为4m的气球作为引导用的光学信标,用直径为0.45m的金属球作为地面雷达标校用的金属球。两球之间用600m的丝绳连接。
 
实践四号
 
1994年2月8日,长征三号甲运载火箭将实践四号卫星送入预定的地球同步转移轨道。长三甲火箭是我国可靠性和性能最高的火箭之一,被誉为“金牌火箭”,至今仍然是我国现役主力火箭。
 
 
在地球同步轨道上,卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期(23小时56分4秒),且方向亦与之一致,卫星在每天同一时间的星下点轨迹相同,当轨道与赤道平面重合时叫做地球静止轨道,即卫星与地面的位置相对保持不变,即从地面上看,天上的卫星永远在那个位置。
 
 
 
实践四号卫星是一颗用于探测空间辐射环境及其效应的卫星。针对地球同步转移轨道的特殊环境,我国科学家们专门设计了空间辐射环境及其辐射效应试验项目。环境探测仪器选用3种:质子(含重离子)探测器、电子探测器和等离子体探测器。质子、电子和等离子体是空间主要带电粒子,研究这些粒子的带电量和分布对于空间飞行器往返空间和在轨服务的安全性具有重要意义。
 
实践五号
 
实践五号卫星于1999年5月10日发射进入高度为870公里的近圆形太阳同步轨道。
 
 
 
太阳同步轨道指的就是卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向,轨道倾角(轨道平面与赤道平面的夹角)接近90度,卫星要在两极附近通过,因此又称之为近极地太阳同步卫星轨道。
 
 
当太阳电池帆板收拢时,它的结构外形为边长近似1.2米的立方体,折叠式太阳电池帆板展开后,翼展约为5米。它有3项任务:在轨正常运行3个月,完成两层流微重力科学试验;新技术演示验证试验;单粒子探测与对策研究。实践五号按预定程序完成了卫星的发射、在轨测试、在轨移交以及对其实施的长期管理,圆满地完成了全部任务,并且进行了寿命试验。
 
 
1998年3月实践五号卫星在厂房进行测试
 
实践六号
 
2010年10月6日8时49分,我国在太原卫星发射中心用“长征四号乙”运载火箭,成功将“实践六号”04组两颗空间环境探测卫星送入太空。两颗卫星设计寿命均为2年以上,主要进行空间环境探测、空间辐射环境及其效应探测、空间物理环境参数探测,以及其他相关的空间科学试验。
 
实践七号
 
2005年7月6日,“实践七号”科学试验卫星成功进入太空预定轨道。实践七号卫星设计寿命3年,主要用于空间环境监测以及其他相关的空间科学技术试验。实践七号上天后所带利器“焦平面器件研制的推扫式相机”开始持续工作,形成图像清晰;这是我国首次自主研制的红外推扫成像仪器,成功地从数百公里的轨道取得清晰的地物图像,得到国家主管部门的重视与好评。
 
实践八号
 
2006年9月9日,实践八号发射升空,完成空间诱变育种试验后,装载种子的卫星返回舱于15天后在四川遂宁成功回收,卫星仪器舱还进行了为期3天的空间科学留轨试验。
 
 
实践八号共搭载了215公斤蔬菜、水果、谷物和棉花种子上天,是1987年以来搭载种子量最多的一次。科学家们希望通过"实践八号"所做的科学实验探测失重对种子发芽产生的影响。科学家介绍,在宇宙辐射和失重环境下,有些种子可能会发生变异,这些变异种种植到地球上后,能培育出高产优质的新品种。太空育种现在已得到一定程度的应用。太空育种的果实比在陆地上培育的果实要大得多,太空诱变可以获得高营养成分、口感好的突变体。实践八号在飞行过程中传回了一系列高清晰的青菜太空发芽的照片。
 
 
实践八号卫星的育种
 
 
太空育种原理示意图
 
实践九号
 
2012年10月14日,我国在太原卫星发射中心用长征二号丙运载火箭,采用一箭双星方式,成功将实践九号A/B卫星发射升空并送入预定转移轨道。
 
 
 
 
实践九号A/B卫星是我国民用新技术试验卫星系列的首发星,主要用于长寿命高可靠、卫星高精度高性能、国产核心元器件和卫星编队及星间测量与链路等试验,以此提升我国航天产品国产化能力。实践九号卫星由A星和B星两颗卫星组成,A星搭载的光学成像有效载荷技术试验项目为高分辨率多光谱相机,该相机能够看到各种颜色,甚至不可见的“颜色”也能够看到;B星搭载的光学成像有效载荷技术试验项目为分辨率73米长波红外焦平面组件试验装置。
 
实践十一号
 
实践十一号的家族比较大,分别有01星、02星、03星、04星、05星、06星、07星、08星。除04星发射没有入轨外,其余都在2009年至2014年陆续发射升空进入预定轨道,大多用于空间科学与技术研究。
 
 
 
实践十二号
 
2010年6月15日,我国在酒泉卫星发射中心用“长征二号丁”运载火箭成功将“实践十二号卫星”送入太空。该卫星主要用于开展空间环境探测、星间测量和通信等科学与技术实验。
 
实践十五号
 
2013年7月20日,我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,以“一箭三星”方式,成功将创新三号、试验七号和实践十五号3颗技术科学试验卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道。
 
实践十六号
 
2013年10月25日,实践十六号搭乘长征四号乙运载火箭发射升空,卫星顺利进入预定轨道。实践十六号卫星主要用于开展空间环境探测和技术试验。
 
 
实践十号
 
最后要说的,当然就是刚发射不久的实践十号返回式科学实验卫星啦。它是中科院空间科学先导专项中首批确定的5颗科学卫星之一,在暗物质粒子探测卫星“悟空”之后,已于4月6日发射成功,并将在两周后返回地面。
 
 
 
 
实践十号是我国科学卫星系列中唯一的返回式卫星,是开展微重力科学和空间生命科学研究的高效、短期、综合空间实验平台。项目共包含6大领域,19项科学实验。同时,实践十号卫星是迄今为止单次空间微重力和生命科学实验项目及种类最多的卫星任务。实践十号卫星任务联合了中国科学院11个研究所及国内6所高校共同参与。除国内合作外,实践十号卫星通过与欧洲空间局和日本宇宙航空研究开发机构开展合作研究,搭建了中国和国际空间强国紧密合作的互通平台,共同孕育空间微重力科学和空间生命科学领域的新发展、新突破。
 
实践家族虽然不都是亲兄弟,但在我国空间科学和技术领域立下了赫赫之功,使我们中国人更加了解太空。不久前实践家族的新成员——实践十号刚刚与世人“华丽”亮相了,相信实践十号一定能带给我们更多关于宇宙空间的奥秘,让我们期待它的返航,为我国首个航天日献礼!
 
(作者简介:钱航,中国科学院国家空间科学中心博士,现中国运载火箭技术研究院总体设计部型号设计师。)
 

 

 
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以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。 

2016/4/12 17:11:19 am79
我想知道那些早年间发射的许多卫星现在怎么样了?是变成尸体在太空中继续遨游,还是掉进大气烧毁了?有没有卫星在空中相撞的事故发生?
目前已有1条评论
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