返回式衛星

通常,衛星發射入軌之後,就在太空執行任務,並不需要返回地麵。如通信、導航。氣象衛星都是如此。但是有的衛星卻需要回到地麵,如偵察衛星獲得的情報。科學實驗衛星攜帶的實驗品等。這就是返回式衛星。研製返回式衛星是衛星發展史上的一個重要突破。

使衛星順利從太空返回需要解決一係列複雜的技術難題。這些問題主要包括衛星的調姿、製動、防熱、軟著陸、標位及尋找等等。

首先,衛星返回之前先要調整飛行狀態,即脫離原來的運行軌道。衛星脫離原有軌道的速度叫做再入速度。再入速度與地平線所形成的俯角稱為再入角。衛星重返大地對再入角的要求十分嚴格,一般須在3~5度。因為如果大大,衛星將會陡直地進入大氣層,會引起較大的空氣阻力和磨擦加熱;如果大小,則衛星將仍在原軌道上運行,再入速度與再入角都靠一支小型助推火箭來控製。火箭的點火時間、推力方向、推力大小與時間長短都會影響到再入速度和再入角的準確度。這就要求有靈敏而可靠的火箭製動(反椎)發動機。

其次,衛星在降落過程中,要磨擦生熱。尤其是當它降到離地麵60一70千米時,與大氣層磨擦產生大量的熱能,使其表麵發生燃燒。為此,必須采用適當的防熱設施,來保證回收艙在再入大氣層時能夠維持內部的正常溫度。這就需要有特殊的耐高溫材料。

再次,衛星返回地麵需要很長的運行區間,必須不間斷地對衛星進行精確測量和全程跟蹤,並根據實測軌道參數對衛星的程序控製數據進行必要的控製和管理,為此就要建立更大範圍。更多功能的地麵測控網。

最後,衛星降落到離地10~20千米時,盡管速度已經大大減小,但仍然有200米/秒左右。如果以這樣的速度撞擊地麵,衛星必然粉身碎骨。因此,必須使用減速傘來再次降低速度。通常先要打開一頂較小的副傘,初步減速;當衛星降落到離地麵隻有5千米的高度時,再打開主傘,使衛星速度小於10米/秒。降落傘的打開必須非常準時,否則衛星就不能夠安全著陸。

除此之外,衛星降落後,還必須能夠準確標示出自己的位置,以便於地麵人員尋找。標位方法一般有兩種:一是在衛星上安裝信標機,在離地麵20~30千米時發出無線電信號,地麵收到信號後測定衛星的方位和距離;二是在衛星上安裝燈光信標,在著陸時發出強烈的閃光,以引起搜索人員的注意。當地麵人員利用這些標位信號發現衛星後,即根據衛星所處的位置,分別采取陸上、海上和空中回收等方式將衛星回收。

返回式衛星主要有三個用途。一是作為觀測地球的空間平台。返回式衛星所獲取的各種對地觀測信息資料,可以帶回地麵進行分析處理和詳細研究。二是作為微重力試驗平台。利用微重力條件,在空間進行各種科學實驗,生產和製造地麵難以獲得的材料和物品。三是作為發展載人航天技術的先導。因為宇航員必須采取與返回式衛星相似的方法返回地麵,隻有掌握了衛星返回技術,才能為載人航天打下基礎。因此,返回式衛星在世界各類航天器中占有重要地位。目前,全世界隻有美國、俄羅斯和中國掌握了衛星回收技術。