上得去，回得來(lái)

葉楚陽(yáng)

我國(guó)的面積有多大？海洋面積包括哪些區(qū)域？海岸線有多長(zhǎng)？在20世紀(jì)60年代，人們對(duì)這些問(wèn)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(shù)所限，衛(wèi)星必須利用底片才能拍攝高清的照片，也就是說(shuō)，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(lái)分析，這就是返回式衛(wèi)星。

中國(guó)第一顆返回式衛(wèi)星

返回艙著陸

在當(dāng)時(shí)，只有美蘇兩國(guó)成功發(fā)射和回收了返回式衛(wèi)星，這種技術(shù)成為了他們爭(zhēng)奪空間霸權(quán)、進(jìn)行戰(zhàn)略偵察、獲取各種情報(bào)的主要手段。為了保護(hù)國(guó)土安全，中國(guó)要打破這種大國(guó)壟斷的局面，同時(shí)為載人航天事業(yè)打下基礎(chǔ)，于是返回式衛(wèi)星的研究工作被批準(zhǔn)正式開始。

盡管當(dāng)時(shí)中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星“東方紅”一號(hào)已經(jīng)順利升空，但是返回式衛(wèi)星要復(fù)雜得多，即使是美國(guó)，到了上世紀(jì)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(lái)的？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，研制的難點(diǎn)包括衛(wèi)星返回的路線調(diào)整、防熱、著陸及尋找等。

首先，衛(wèi)星要返回，必須在預(yù)先的設(shè)計(jì)中設(shè)置返回程序，“返鄉(xiāng)”之前，衛(wèi)星要調(diào)整飛行狀態(tài)，即脫離原來(lái)的運(yùn)行軌道。如果調(diào)整的角度太大，衛(wèi)星會(huì)徑直沖入大氣層，巨大的空氣阻力將導(dǎo)致溫度過(guò)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(guò)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(hù)返回艙不被高溫?fù)p壞。

運(yùn)載第一顆返回式衛(wèi)星的長(zhǎng)征二號(hào)運(yùn)載火箭豎立在酒泉衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)（孫家克攝）

再次，衛(wèi)星返回地面需要很長(zhǎng)的運(yùn)行區(qū)間，而地球不停地自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，使衛(wèi)星回地面的運(yùn)動(dòng)路線更為復(fù)雜，因此必須建立大范圍、多功能的地面測(cè)控網(wǎng)，全程跟蹤衛(wèi)星的運(yùn)行。

最后，衛(wèi)星返回過(guò)程中，距離地面一定距離的時(shí)候要減速，這就需要減速傘的幫助。而這個(gè)過(guò)程中，降落傘打開的時(shí)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(shí)間也需要提前設(shè)置。

總而言之，返回式衛(wèi)星不僅對(duì)技術(shù)要求很高，相應(yīng)地，研制成本也很高，因此大部分衛(wèi)星都沒有設(shè)置返回程序。面對(duì)資金不足，技術(shù)空白的局面，當(dāng)時(shí)的中國(guó)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(guó)第一顆返回式衛(wèi)星的研制工作正式開始了。但是當(dāng)時(shí)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(shù)上，科研人員也遇到了困難——當(dāng)時(shí)并沒有公開發(fā)表的精確的衛(wèi)星返回軌道計(jì)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(cè)控網(wǎng)……因此研制返回式衛(wèi)星可謂是困難重重。

不過(guò)，科研人員們并沒有氣餒，一個(gè)個(gè)都拿出了“兵來(lái)將擋水來(lái)土掩”的氣勢(shì)。文革期間，科研人員白天被安排去“革命”，那就晚上來(lái)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(diǎn)了還不舍得離開辦公室。就是在這樣艱難的條件下，經(jīng)過(guò)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(bào)告，確定了衛(wèi)星的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

工作時(shí)間可以解決，技術(shù)問(wèn)題也可以解決。衛(wèi)星的構(gòu)型確定之后，科研人員就要開始攻克返回式衛(wèi)星的關(guān)鍵技術(shù)難關(guān)，其中能“返回”就是關(guān)鍵技術(shù)之一。當(dāng)時(shí)中國(guó)對(duì)精確的衛(wèi)星返回軌道計(jì)算方法一無(wú)所知。面對(duì)這個(gè)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(guò)不知多少個(gè)日日夜夜的奮戰(zhàn)，他們利用導(dǎo)彈的精確運(yùn)動(dòng)方程和返回式衛(wèi)星返回艙的氣動(dòng)特性，硬是推導(dǎo)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(diǎn)。在衛(wèi)星返回地面的過(guò)程中，由于摩擦，溫度高達(dá)兩三千攝氏度。但是在當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)沒有合適的耐高溫材料可用來(lái)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(gè)月里，他們不斷進(jìn)行論證和試驗(yàn)，最終提出一個(gè)大膽的設(shè)想——在返回艙表面涂一層保護(hù)層！根據(jù)大家的設(shè)想，這種保護(hù)層的材料可以像人出汗帶走身體的熱量一樣，在它燃燒時(shí)也能帶走熱量，并能保護(hù)返回艙不被燒毀。通過(guò)包括風(fēng)洞吹風(fēng)的試驗(yàn)和材料的燒蝕試驗(yàn)等多個(gè)試驗(yàn)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(shè)計(jì)、難點(diǎn)技術(shù)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(cè)控網(wǎng)。1972年，數(shù)支技術(shù)小分隊(duì)被派往山東萊陽(yáng)、湖南新化、西藏拉薩、新疆喀什等地，建立衛(wèi)星跟蹤遙測(cè)站。幾年間，他們風(fēng)餐露宿，建立了4個(gè)固定站和2個(gè)活動(dòng)站。站點(diǎn)建好后，技術(shù)人員們還需要坐在飛機(jī)上測(cè)試遙測(cè)站接收和發(fā)送信號(hào)的情況，當(dāng)時(shí)配備的是蘇制的伊爾14飛機(jī)，這款飛機(jī)上沒有空調(diào)，依靠發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度供暖，飛機(jī)飛到高空后，發(fā)動(dòng)機(jī)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(fù)責(zé)遙測(cè)站的技術(shù)人員還是完成了任務(wù)。隨著各個(gè)站點(diǎn)通過(guò)測(cè)試，我國(guó)基本構(gòu)建起了近地衛(wèi)星測(cè)控網(wǎng)。

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

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

刻，工作人員不顧危險(xiǎn)，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(yùn)載火箭帶著這顆衛(wèi)星終于發(fā)射了，但僅僅過(guò)了20秒，運(yùn)載火箭卻突然像個(gè)醉漢一樣失去了控制，搖搖晃晃起來(lái)，最后，在離發(fā)射臺(tái)300米左右的地方摔了個(gè)粉碎……

對(duì)所有參與這顆衛(wèi)星研制工作的人來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是一個(gè)沉重的打擊，但是大家沒有氣餒，他們重新對(duì)衛(wèi)星和火箭的幾十萬(wàn)個(gè)零件進(jìn)行全面測(cè)試，并采取有效的安全保障措施。僅僅過(guò)了一年，1975年11月26日，搭載中國(guó)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(tái)上。這一次沒有讓大家失望，點(diǎn)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(gè)任務(wù)才算是成功完成。按照計(jì)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(diào)整姿態(tài)，進(jìn)入大氣層，回家了！就在地面控制中心準(zhǔn)備發(fā)出打開降落傘的指令時(shí)，突然出現(xiàn)的問(wèn)題讓大家措手不及，兩臺(tái)控制計(jì)算機(jī)竟然“觀點(diǎn)”不統(tǒng)一，一臺(tái)判斷要發(fā)出指令，另一條卻是切斷指令。

此時(shí)衛(wèi)星正以高速落向地面，如果指令晚發(fā)1分鐘，落點(diǎn)就會(huì)偏差8千米，返回點(diǎn)的速度方向角偏差1度，那么落點(diǎn)就會(huì)偏差300千米。軌道計(jì)算組迅速對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算，最后果斷發(fā)出了指令。當(dāng)時(shí)還剩下15秒的時(shí)間，衛(wèi)星就要“出境”了，如果控制指令發(fā)送不及時(shí)，那么衛(wèi)星就會(huì)落到其他國(guó)家境內(nèi)。中國(guó)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(guó)成為繼美、蘇之后世界上第三個(gè)掌握衛(wèi)星返回技術(shù)的國(guó)家。40多年來(lái)，我國(guó)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(chǔ)上，神州載人飛船不僅能將中國(guó)航天員送到太空，并能將他們安全帶回地球，嫦娥五號(hào)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(guó)科研人員艱苦奮斗，面對(duì)困難不屈服，勇于進(jìn)取的精神。