4月6日凌晨1時38分，我國首顆微重力科學實驗衛(wèi)星——實踐十號返回式科學實驗衛(wèi)星（簡稱“實踐十號衛(wèi)星”）發(fā)射升空。此后，實踐十號衛(wèi)星將在軌道上利用太空中微重力等特殊環(huán)境完成19項科學實驗。為什么要發(fā)射這顆衛(wèi)星？這些實驗有哪些科學價值？為保障科學實驗科技人員又做了哪些工作？
在太空營造微重力環(huán)境做科學實驗，可揭開重力面紗
實踐十號衛(wèi)星是我國空間科學先導專項首批科學實驗衛(wèi)星中唯一的返回式衛(wèi)星，也是單次開展微重力科學和空間生命科學實驗項目最多的衛(wèi)星，其主要科學目標是開展空間科學實驗，研究、揭示微重力條件和空間輻射條件下物質運動及生命活動的規(guī)律。
科學上講的“微重力”，就是通常說的“失重”。這種環(huán)境中有效重力水平極低，僅為地球表面重力的百萬分之一。
實踐十號衛(wèi)星工程項目首席科學家胡文瑞院士說，地球上發(fā)生的許多物理現(xiàn)象，都有重力的原因。微重力環(huán)境能觀察到很多地球上不可能出現(xiàn)的獨特現(xiàn)象，在空間材料科學、空間生物技術和空間生命科學等多個研究領域有非常重要的價值。
全世界的科學家們都在嘗試通過各種方式營造微重力環(huán)境開展研究，比如“拋物線飛機”“探空火箭”等，這些實驗平臺可以提供幾十秒、幾分鐘的微重力環(huán)境，但由于時間太短，這些平臺都很難進行生命科學實驗。“而實踐十號衛(wèi)星能實現(xiàn)的微重力水平高，相當于在太空中搭建的一個科學實驗室。”胡文瑞說。
“發(fā)射實踐十號衛(wèi)星，就是要揭開重力這層面紗，發(fā)現(xiàn)事物運動發(fā)展的真面貌。”中科院國家空間科學中心主任、 空間科學衛(wèi)星工程常務副總指揮吳季說。
不久的將來，我國要發(fā)射載人空間站，為什么還要發(fā)射實踐十號衛(wèi)星？胡文瑞說，空間站有實驗時間長、有人參與等優(yōu)勢，但機械干擾和參與重力等可能給實驗結果帶來影響。“實踐十號衛(wèi)星微重力水平很高，機動性能好。此外，實踐十號返回式衛(wèi)星雙艙式結構，也可以讓一些比較危險的實驗分開做，這些是在空間站里做不到的。”
19項實驗均為微重力科學和空間生命科學前沿課題
實踐十號衛(wèi)星總設計壽命為15天。在此期間，衛(wèi)星將在軌道上利用太空中微重力等特殊環(huán)境，完成19項科學實驗。其中，微重力科學實驗項目10項，空間生命科學實驗項目9項。據(jù)介紹，19項科學實驗任務是從200多項申請中精選而出，依照創(chuàng)新性、可行性、必要性等標準篩選，確保每一項都是全新探索，有很強的科學研究價值。
“我們絕不會做別人完成過的實驗，空間科學上重復研究沒有價值。”胡文瑞說，全部實驗項目均為微重力科學和空間生命科學前沿課題，多項科學實驗為國際上首次開展，對于推動我國空間微重力科學和空間生命科學發(fā)展具有重要意義。
比如在空間生命科學方面，科研人員將首次開展微重力條件下的造血干細胞和神經(jīng)干細胞三維培養(yǎng)研究、哺乳動物早期胚胎發(fā)育研究等，為人類疾病的有效預防以及長期空間活動的生殖發(fā)育健康和繁衍等提供科學依據(jù)，通過揭示空間微重力環(huán)境對生命體生理穩(wěn)態(tài)的影響規(guī)律及其機理，為未來載人航天的發(fā)展提供必要的基礎支撐。
首次引入了流體回路控溫技術
實踐十號衛(wèi)星總質量約3400公斤，由有效載荷、結構、熱控等共11個分系統(tǒng)組成。中國航天科技集團第五研究院實踐十號衛(wèi)星系統(tǒng)總師趙會光介紹，該衛(wèi)星的形狀和其他衛(wèi)星相比非常獨特。比如，衛(wèi)星的星體承擔了整流罩的作用，因此發(fā)射過程中不需要整流罩。從外觀看，形狀類似于“彈頭”。同時，由于飛行時間短，衛(wèi)星主要采用的是化學電池，而沒有采用常見的太陽能帆板這樣的供電方式。
19項實驗在同一個衛(wèi)星上開展，如何讓多實驗載荷在太空協(xié)同工作且互不影響？特別是生命科學項目對整個實驗過程中的溫度要求非常高，如何嚴格控制衛(wèi)星的發(fā)射階段、在軌運行階段和返回階段的溫度？趙會光說，每個實驗環(huán)境的物理環(huán)境是相對獨立的，避免了相互干擾。同時，科研人員在衛(wèi)星上首次引入了流體回路控溫技術，解決了空間材料設備和生命科學實驗設備同處返回艙，溫控要求高的技術難題。
作為我國新一代返回式衛(wèi)星，在衛(wèi)星技術方面，實踐十號衛(wèi)星實現(xiàn)了三大技術飛躍：一是姿態(tài)控制采用小發(fā)動機作為推進系統(tǒng)的推力器，可以保證較好的衛(wèi)星微重力水平；二是以與國際接軌的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)替代原先的程序控制器，使得遙控指令和遙測數(shù)據(jù)的安排以及改變飛行程序的數(shù)據(jù)注入都更加靈活；三是增設流體回路的熱控分系統(tǒng)，使衛(wèi)星回收艙內部的熱能有效排到星外，以確保生物樣品的溫度環(huán)境。
航天科技集團第五研究院實踐十號衛(wèi)星工程總師唐伯昶表示，實踐十號衛(wèi)星研制成功，將為我國開發(fā)出一個專門用于微重力科學和生命科學的實驗平臺，使我們國家的空間微重力研究有了新的技術手段。
