中国卫星的返回式

从1974年到1996年，中国共发射了17颗返回式遥感卫星，有16颗按计划正常返回地面。它们当中最长的在太空飞行15天，送回的大量遥感资料已广泛应用于国民经济各个领域和国防现代化建设中，社会效益和经济效益巨大。返回式卫星上良好的微重力环境，为开展空间生命科学、材料科学等微量力科学研究提供了有利条件。卫星质量1800-2100千克，工作寿命3-15天。 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。它在轨道上运行了3天，11月29日按预定时间返回了中国大地。
该星是一种在低轨道上运行、采用三轴稳定方式、对地心定向和返回舱可安全返回地面的卫星，主要用于国土普查。其运行轨道为：近地点173千米，远地点483千米，倾角63°，轨道周期91分钟。它由仪器舱和返回舱组成，质量为1790千克。仪器舱携带的一台可见光地物相机用于对地摄影，获取地球遥感资料；另一台星空相机用于对天空摄影，以测定对地摄影时刻的姿态精度。卫星在完成摄影任务后，将存放胶片的返回舱在预定的地区回收。
它使中国成为继美、苏之后世界上第3个掌握返回式卫星技术的国家。这项技术在当时可以说是一道世界难题，就是在今天掌握它的国家也寥寥无几。为此，美国曾耗费了12颗卫星失败的高昂代价，苏联也同样支付了13颗卫星的学费，而中国则少得多。
从1974—2006年，中国先后进行了24次返回式卫星的发射，其中23颗返回式卫星顺利入轨，22颗成功回收，是中国最成功的航天计划之一。用返回式卫星不仅可以进行遥感、微重力实验和新技术试验，还为中国掌握载人飞船返回技术提供了重要借鉴。对返回式卫星进行检测 返回式卫星是中国目前发射次数最多的一种卫星，创造了巨大的社会效益和经济效益。中国先后研制并发射了返回式卫星0号、1号、2号、3号、4号和实践8号共6种型号返回式卫星，其中返回式卫星0号是中国第一代国土普查卫星；返回式卫星1号是中国第一代摄影测绘卫星；返回式卫星2号是中国第二代国土普查卫星；返回式卫星3号是中国第二代摄影测绘卫星，用于高精度摄影测绘，其测绘精度比第一代有较大的提高；返回式卫星4号是中国第一代国土详查卫星；实践8号是太空育种卫星。
通过6个型号卫星的研制，中国解决了返回式卫星的总体设计、制造、大型试验、卫星发射、跟踪测控和卫星回收等各种关键技术，尤其是完成返回式3号、4号任务后，使返回式卫星平台不断成熟、发展，有效载荷的性能有很大的提高。返回式卫星进行对地遥感
创新亮点留轨试验
中国用返回式卫星进行卫星留轨试验是个创新。一般卫星在返回过程中，仪器舱在与返回舱分离后，继续留在原来的轨道上飞行，成为无用的太空垃圾。其轨道逐渐衰减，直至坠入稠密大气层焚毁。卫星留轨试验是指在仪器舱分离后，利用它本身的全姿态捕获功能，将仪器舱恢复正常的运行姿态，成为一颗新的技术试验卫星。这样即可在其上进行一系列科学技术试验，特别是那些不宜在卫星正常运行情况下进行的故障模式试验，从而变废为宝。1994年7月和1996年11月，在第二颗和第三颗返回式卫星2号上，先后成功地进行了两次留轨试验。
一星多用搭载试验
在完成对地观测的大前提下，在返回式卫星2号上以搭载的形式进行了一些科学项目。在搭载项目中又分为有源搭载和无源搭载，前者是指该搭载项目需要星上提供电源以及遥测、遥控、程控、热控、数传等服务；后者是指无需星上供电或其他的服务。在3颗返回式卫星2号上进行的两类搭载实验都取得了成功，达到一星多用、多方收效的预期目的。第三颗返回式卫星2号搭载的有效载荷总质量达到了265千克，相当于发射了一颗小型科学技术试验卫星。 ●分统结合
返回式卫星3号是第二代摄影测绘卫星，返回式卫星4号是国土详查卫星。科技人员针对高精度摄影测绘和国土详查的不同使用要求，分别进行了这两个型号的总体方案设计，而对其中相同的分系统和设备则统一进行设计和制造，这样不仅保证了型号的总体设计水平，同时大大提高了制造、试验与飞行任务的效率。在返回式卫星3号的基础上又改型设计出实践8号平台方案。
●仪器舱扩大
返回式卫星3号、4号、实践8号的构型基本相同，由圆柱体、截圆锥体和球形头部组成。回收舱保持原有返回式卫星成熟的气动外形和设计方法，具有良好的再入稳定性，适应回收舱的弹道式再入返回。制动舱仍保持原有构型。相对于返回式卫星2号，返回式卫星3号、4号的仪器舱其柱段有所增长，容积有所增大，使有效载荷和电池的装载能力有比较大的提高。
●系统组成
返回式卫星3号、4号卫星都是由有效载荷、结构、控制、程控遥测、遥控、天线、热控、压控、总体电路、电源和返回（跟下面的“回收”不一致）12个分系统组成。实践8号根据任务的特点取消了压控分系统，其它与其相同。 △卫星质量：返回式卫星3号为3.6吨；返回式卫星4号为3.9吨；实践8号为3.4吨
△外形尺寸：最大直径2200毫米，最大高度5144毫米
△卫星工作寿命：返回式卫星3号为18天；返回式卫星4号为27天；实践8号为15天
△运载火箭：返回式卫星3号用长征2号D发射；返回式卫星4号用长征2号C发射；实践8号用长征2号C发射。 返回式卫星3号的3颗星都按计划成功发射并完成了规定的摄影测量任务，获得了比中国第一代摄影测绘卫星返回式卫星1号精度更高的地理资料。
返回式卫星4号的两颗星也按计划准确入轨，并完成了规定的国土详查任务。
实践8号卫星按用户研制总要求，完成了总质量为302千克有效载荷的装载和飞行试验。回收后交付的种子样品完整无缺，按要求完成空间背景参数的测量，供用户作为机理分析之用。返回式卫星拍摄的南沙北部海图 返回式卫星3号、4号和实践8号卫星能够快、好、省地研制出来并圆满地完成飞行任务，其重要的原因就是利用了公用平台技术。卫星的主要结构部件、返回舱的气动外形以及控制、返回、程控、压控、遥测、遥控等分系统都具有较好的继承性。在继承成熟技术的基础上，这些分系统又都有技术上的进步。
●热控技术
返回式卫星3号、4号在原有返回式卫星被动热控和主动热控手段的基础上，增加了舱内对流换热、局部隔间热控、局部对流风道、局部等温化设计、卫星窗口热门、槽道热管以及热控挡板等措施，使密封舱温度范围控制在17～22℃之间。温度均匀性最好达到0.2℃，是目前中国卫星中温度控制最好的卫星，满足了有效载荷对环境温度的要求。为了达到温度控制目标，总体电路、热控、结构、机构和有效载荷各个分系统都做了较大的技术改进。
在被动热控技术方面，卫星采用了热控涂层、多层隔热和隔热泡沫材料、热管和光学太阳反射（OSR）散热片技术。
为了适应返回式卫星4号有效载荷对热环境的特殊要求，首次在卫星密封舱内专门为有效载荷设计了一个局部热控隔间，将温度均匀性要求高的有效载荷与平台其他设备隔开，这为隔间内的温度均匀性的提高起到了重要的作用。
为了消除有效载荷对地窗口结构两边的温差影响，对该部位的热传导进行了专门的设计。用导热最好的金属材料，加上内部预埋热管，减少了窗口两边的温差，为窗口内部的镜头温度均匀性的提高起了重要作用。
返回式卫星4号还采用了星外多层抑制外热流影响技术和热控挡板抑制外热流影响技术等。
●窗口热门机构技术
在国内卫星上首次应用相机窗口热门机构。这种在太空反复开关、多次工作的机构，国外只有美国的“哈勃”空间望远镜和俄罗斯卫星相机窗口有这种机构。
●星上能源技术
返回式卫星大都是采用蓄电池供电。中国卫星以前大都用锌银蓄电池，现随着卫星飞行天数的增加，中国新型返回式卫星采用了比能量高于锌银电池的锂亚硫酰氯电池，将卫星飞行时间从原来的15天增加到现在的27天。700安时大容量锂亚硫酰氯电池较大规模地在返回式卫星3号、4号卫星使用，这在中国航天器史上是首次，它解决了锂电池上星使用的总体技术问题，使相同容量电池在体积上减少1/3，质量上减少1/2。
●测控优化技术
新型返回式卫星的测控改为统一S频段体制，使星上测控系统简化并与国际测控体制接轨；保留雷达应答机和引导信标机，作为卫星返回跟踪、落点预报的手段；增加GPS子系统，用统一S频段测控系统和GPS相结合的定轨技术，把定轨精度大大提高；用GPS时间和星上程控时间拟合，显著提高了卫星摄站位置的确定精度；用GPS实时定轨的数据计算速高比，并引入地形高程图，使速高比计算精度由2%提高到0.3%，保证了相机的像移补偿精度，提高了照片的分辨率；遥控设备采用标准化设计，提高了产品的通用性和可靠性；采用较大容量遥测存储技术，提高了卫星遥测的服务能力。
中国返回式卫星在回收落点技术、卫星加固减振技术和卫星包装运输技术方面也有较大提高。（待续