現實生活中,我們經常可以看到奔馳在各地之間的貨運交通設施。如今,這樣的場景即將在太空和地面之間真實上演。在2016珠海航展上,五院總體部首創設計的"可重復使用返回式空間環境利用衛星"(以下簡稱"可重復使用返回式衛星")驚艷亮相,該衛星技術將填補國際無人多次使用返回技術的空白。
這顆衛星到底有什么獨特之處呢?我們從三個方面來揭秘。
可重復使用——往返天地的"衛星班車"
根據五院總體部設計師劉欣介紹,科研人員以最大化無損回收理念為核心,對系統的分布配置、材料器件壽命、著陸方式等進行了巧妙設計,一方面確保"乘客設備"往返天地后"毫發無損",另一方面確保"衛星班車"往返天地運輸15次以內時,健康狀態良好,即依然處于可運行狀態。
類似汽車剎車系統,返回式衛星的著陸方式是設計中需要考慮的重中之重??蒲腥藛T采用了"降落傘+氣囊"的精妙設計。"降落傘"相當于減速用的"剎車系統","氣囊"就是"緩沖裝置",在著陸時會起到緩沖和"防擦傷"功能。如此一來,"可重復使用返回式衛星"的著陸速度僅為傳統返回式衛星的1/20,著陸沖擊力大小相當于飛機著陸時的力度,極大的提升了"乘客"的舒適性,更確保了"衛星班車"無損回收、重復利用。
可重復使用并非指整個衛星,考慮技術難度及經濟性,研制人員從設計上確保了占據整星功能80%的"回收艙"可返回并重復使用,也就是說,整個"衛星班車"最為昂貴和核心的部分可以重復利用15次。當"衛星班車"完成一次天地往返任務后,只需安裝一個"發動機"、加上"油"就具備下次工作的狀態了。
性能好、環境佳——獨一無二的"空間理想實驗室"
"可重復使用返回式衛星"為曾經"不可能完成"的空間實驗任務提供了可實施的"理想實驗室"。
隨著空間科學研究以及新技術的不斷發展,獲取更精確的數據、采用更新的研究方法等需求均對空間實驗環境和條件提出了越來越高的要求。因為極高的微重力水平難以達到,一些材料類科學實驗、流體類物理實驗會受到限制。鑒于實驗本身的危險性、需要返回的及時性等影響因素,諸多實驗無法在空間站開展。
如今,"可重復使用返回式衛星"可以解決這些難題。
據介紹,為確保提升"微重力水平",科研人員首次采用了"整星???quot;的自由飛行模式,取消了活動部件,使衛星在太空中"自由漂浮著",就像靜止湖面上的一片葉子,無絲毫擾動。即便出現衛星姿態需要調整的特殊狀況,也只是采用小推力器一點一點的微調,以此保證引入的擾動最低。在這樣系統而精密的設計下,"可重復使用返回式衛星"的微重力水平與國內最新成功回收的返回式衛星"實踐十號"相比提高了一個量級,足以匹配當前空間科學實驗對微重力水平的最高要求,達到國際領先水平。
"可重復使用返回式衛星"與"空間站"相比還有一大優勢——無人。因此,隨著"可重復使用返回式衛星"的誕生,諸如燃燒類、微生物類、活體動物類等可能危及生命的實驗項目也擁有了絕佳的實驗條件。
作為"空間理想實驗室","可重復使用返回式衛星"不僅提供優越的"室內實驗臺",還可以提供"太空開放式實驗臺",這在國內也是首次。當衛星進入太空預定位置后,"開放式實驗臺"會按照指令打開,安裝在其上的設備就可以盡情的與太空環境"親密接觸"了。
適應任務廣、承載能力強——萬能的"衛星大力士"
"可重復使用返回式衛星"是名副其實的"衛星大力士"。傳統返回式衛星"實踐十號"的承載能力為220kg,曾為國內返回式衛星的最高承載能力,而"可重復使用返回式衛星"的承載能力達到了600kg,其中500kg的搭載設備"可回收"。
"衛星大力士"在完成任務方面還堪稱"萬能"。日常生活中,房間里會設計標準化的"插座"和"網絡口",市場上凡是符合標準的電視機等設備,都能"插得上",并且在網絡接口接通后即刻可用。類似這樣的理念,"可重復使用返回式衛星"顛覆了傳統定制化衛星的搭載設備接口設計,采用標準化的機械安裝接口、通用化的以太網信息接口設計,為需要搭載的實驗設備提供了一個通用化的平臺,支持"隨時安裝,入網即通"。從支持搭載的實驗設備類型上來說,"可重復使用返回式衛星"將是返回式衛星從"狹窄"的定制化平臺走向"萬能"的通用化平臺的標志。
"可重復使用返回式衛星"打造了運營成本更低、能力更強、使用更便捷、保障更優越、可重復使用的新一代空間實驗平臺,將為國內外空間科學實驗、新技術試驗、空間技術應用等領域提供優越的服務。按照航天科技集團五院總體部的計劃,2017年底"可重復使用返回式衛星"將開始每年兩次的常態化運營,這標志著我國天地往返的商業航天運營模式即將開啟。