上得去，回得來

葉楚陽

我國的面積有多大？海洋面積包括哪些區(qū)域？海岸線有多長？在20世紀60年代，人們對這些問題的答案是模糊的，但又是必須要盡快搞清楚的！遙感衛(wèi)星是最可靠的途徑，但是由于技術所限，衛(wèi)星必須利用底片才能拍攝高清的照片，也就是說，衛(wèi)星拍攝了照片之后還要返回地面，才能將照片沖洗出來分析，這就是返回式衛(wèi)星。

中國第一顆返回式衛(wèi)星

返回艙著陸

在當時，只有美蘇兩國成功發(fā)射和回收了返回式衛(wèi)星，這種技術成為了他們爭奪空間霸權、進行戰(zhàn)略偵察、獲取各種情報的主要手段。為了保護國土安全，中國要打破這種大國壟斷的局面，同時為載人航天事業(yè)打下基礎，于是返回式衛(wèi)星的研究工作被批準正式開始。

盡管當時中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅”一號已經(jīng)順利升空，但是返回式衛(wèi)星要復雜得多，即使是美國，到了上世紀70年代，返回式衛(wèi)星發(fā)射回收的失敗率仍在1/3左右。那么研制返回式衛(wèi)星到底難在哪里？返回式衛(wèi)星是怎么上去又回來的？

簡單來說，研制的難點包括衛(wèi)星返回的路線調整、防熱、著陸及尋找等。

首先，衛(wèi)星要返回，必須在預先的設計中設置返回程序，“返鄉(xiāng)”之前，衛(wèi)星要調整飛行狀態(tài)，即脫離原來的運行軌道。如果調整的角度太大，衛(wèi)星會徑直沖入大氣層，巨大的空氣阻力將導致溫度過高;如果角度太小，衛(wèi)星就不能脫離軌道。

其次，衛(wèi)星在降落過程中，要摩擦生熱。因此，需要選用特殊的耐高溫的材料才能保護返回艙不被高溫損壞。

運載第一顆返回式衛(wèi)星的長征二號運載火箭豎立在酒泉衛(wèi)星發(fā)射場（孫家克攝）

再次，衛(wèi)星返回地面需要很長的運行區(qū)間，而地球不停地自轉和公轉，使衛(wèi)星回地面的運動路線更為復雜，因此必須建立大范圍、多功能的地面測控網(wǎng)，全程跟蹤衛(wèi)星的運行。

最后，衛(wèi)星返回過程中，距離地面一定距離的時候要減速，這就需要減速傘的幫助。而這個過程中，降落傘打開的時間非常重要，它決定了衛(wèi)星是否能夠安全著陸。而降落傘打開的時間也需要提前設置。

總而言之，返回式衛(wèi)星不僅對技術要求很高，相應地，研制成本也很高，因此大部分衛(wèi)星都沒有設置返回程序。面對資金不足，技術空白的局面，當時的中國科研人員是如何研制出第一顆返回式衛(wèi)星的呢？

1966年，我國第一顆返回式衛(wèi)星的研制工作正式開始了。但是當時正值文革期間，正常的工作秩序受到破壞，研究小組的工作也不例外。此外，在技術上，科研人員也遇到了困難——當時并沒有公開發(fā)表的精確的衛(wèi)星返回軌道計算方法、沒有合適的制造衛(wèi)星的耐高溫材料、沒有供監(jiān)控衛(wèi)星的地面測控網(wǎng)……因此研制返回式衛(wèi)星可謂是困難重重。

不過，科研人員們并沒有氣餒，一個個都拿出了“兵來將擋水來土掩”的氣勢。文革期間，科研人員白天被安排去“革命”，那就晚上來工作！在那些日子里，科研人員們經(jīng)常挑燈夜戰(zhàn)，夜里一兩點了還不舍得離開辦公室。就是在這樣艱難的條件下，經(jīng)過一年多的努力，研究小組就拿出了返回式衛(wèi)星的總體方案論證報告，確定了衛(wèi)星的外形和內部結構。

工作時間可以解決，技術問題也可以解決。衛(wèi)星的構型確定之后，科研人員就要開始攻克返回式衛(wèi)星的關鍵技術難關，其中能“返回”就是關鍵技術之一。當時中國對精確的衛(wèi)星返回軌道計算方法一無所知。面對這個卡脖子的難題，科研人員很苦惱，但是他們選擇迎難而上，沒有現(xiàn)成的資料，就創(chuàng)造資料！經(jīng)過不知多少個日日夜夜的奮戰(zhàn)，他們利用導彈的精確運動方程和返回式衛(wèi)星返回艙的氣動特性，硬是推導出了一套算法。

衛(wèi)星能返回，還要保證能安全返回，防熱是重點。在衛(wèi)星返回地面的過程中，由于摩擦，溫度高達兩三千攝氏度。但是在當時，國內沒有合適的耐高溫材料可用來制造衛(wèi)星。研制工作一度陷入停頓狀態(tài)。但是科研人員并沒有放棄，在隨后的幾個月里，他們不斷進行論證和試驗，最終提出一個大膽的設想——在返回艙表面涂一層保護層！根據(jù)大家的設想，這種保護層的材料可以像人出汗帶走身體的熱量一樣，在它燃燒時也能帶走熱量，并能保護返回艙不被燒毀。通過包括風洞吹風的試驗和材料的燒蝕試驗等多個試驗之后，科研人員們終于篩選出了一種高分子聚合材料。

衛(wèi)星的設計、難點技術是解決了，那么地面控制人員如何知道衛(wèi)星在天上的狀態(tài)，如何告訴衛(wèi)星該回家了？這就需要建立地面測控網(wǎng)。1972年，數(shù)支技術小分隊被派往山東萊陽、湖南新化、西藏拉薩、新疆喀什等地，建立衛(wèi)星跟蹤遙測站。幾年間，他們風餐露宿，建立了4個固定站和2個活動站。站點建好后，技術人員們還需要坐在飛機上測試遙測站接收和發(fā)送信號的情況，當時配備的是蘇制的伊爾14飛機，這款飛機上沒有空調，依靠發(fā)動機的溫度供暖，飛機飛到高空后，發(fā)動機提供的熱量就不足以抵御寒冷了，大家只能靠棉大衣抗凍。盡管歷經(jīng)困難，負責遙測站的技術人員還是完成了任務。隨著各個站點通過測試，我國基本構建起了近地衛(wèi)星測控網(wǎng)。

盡管遇到了許多困難，但是一切看起來似乎還比較順利。1974年11月5日，中國第一顆用于飛行實驗的返回式衛(wèi)星準備發(fā)射！

然而，大家激動的心情很快就被澆了冷水——衛(wèi)星的回收艙沒供上電。此時距離火箭點火只有不到3分鐘的時間。就在這關鍵的時

刻，工作人員不顧危險，迅速登上了幾十米高的發(fā)射塔架，人工操作排除了故障。運載火箭帶著這顆衛(wèi)星終于發(fā)射了，但僅僅過了20秒，運載火箭卻突然像個醉漢一樣失去了控制，搖搖晃晃起來，最后，在離發(fā)射臺300米左右的地方摔了個粉碎……

對所有參與這顆衛(wèi)星研制工作的人來說，這無疑是一個沉重的打擊，但是大家沒有氣餒，他們重新對衛(wèi)星和火箭的幾十萬個零件進行全面測試，并采取有效的安全保障措施。僅僅過了一年，1975年11月26日，搭載中國第一顆返回式衛(wèi)星的火箭再次矗立在酒泉發(fā)射中心的發(fā)射臺上。這一次沒有讓大家失望，點火8分鐘后，星箭成功分離，大家這才發(fā)出了歡呼，第一顆返回式衛(wèi)星終于被送上了天。

衛(wèi)星成功被送上天，還需要安全返回，這個任務才算是成功完成。按照計劃，衛(wèi)星將在發(fā)射三天后返回地球。最后一天臨近中午，衛(wèi)星根據(jù)指令調整姿態(tài)，進入大氣層，回家了！就在地面控制中心準備發(fā)出打開降落傘的指令時，突然出現(xiàn)的問題讓大家措手不及，兩臺控制計算機竟然“觀點”不統(tǒng)一，一臺判斷要發(fā)出指令，另一條卻是切斷指令。

此時衛(wèi)星正以高速落向地面，如果指令晚發(fā)1分鐘，落點就會偏差8千米，返回點的速度方向角偏差1度，那么落點就會偏差300千米。軌道計算組迅速對數(shù)據(jù)進行了計算，最后果斷發(fā)出了指令。當時還剩下15秒的時間，衛(wèi)星就要“出境”了，如果控制指令發(fā)送不及時，那么衛(wèi)星就會落到其他國家境內。中國第一顆返回式衛(wèi)星成功回家了！返回艙沒有摔壞，膠片也保存完好！

至此，中國成為繼美、蘇之后世界上第三個掌握衛(wèi)星返回技術的國家。40多年來，我國基本上以每年一顆的速度發(fā)射返回式衛(wèi)星，在返回式衛(wèi)星的基礎上，神州載人飛船不僅能將中國航天員送到太空，并能將他們安全帶回地球，嫦娥五號不僅到了月球，還帶回了“土特產(chǎn)”。這其中凝聚著一代代航天科研人員的付出，體現(xiàn)了中國科研人員艱苦奮斗，面對困難不屈服，勇于進取的精神。