實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星（2016年成功發(fā)射的衛(wèi)星）

衛(wèi)星概況

介紹

“實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星”是中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)中首批確定的5顆科學(xué)衛(wèi)星之一，是開(kāi)展微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)研究的高效、開(kāi)放、綜合性的空間實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

“實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星”工程項(xiàng)目首席科學(xué)家、中科院力學(xué)所胡文瑞院士告訴記者，“實(shí)踐十號(hào)”項(xiàng)目包含19項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，涉及微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學(xué)、空間輻射效應(yīng)、重力生物效應(yīng)、空間生物技術(shù)共六大領(lǐng)域。

實(shí)踐十號(hào)于2012年12月31日正式立項(xiàng)，是中國(guó)空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)首批科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星中唯一的返回式衛(wèi)星，也是單次開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目最多的衛(wèi)星。其科學(xué)目標(biāo)是研究、揭示微重力條件和空間輻射條件下物質(zhì)運(yùn)動(dòng)及生命活動(dòng)的規(guī)律，并取得創(chuàng)新科技成果。

“實(shí)踐十號(hào)”衛(wèi)星分為回收艙和留軌艙，回收艙在軌運(yùn)行12天后返回地球，留軌艙繼續(xù)在軌工作3天，即衛(wèi)星總計(jì)設(shè)計(jì)壽命為15天。8項(xiàng)流體物理試驗(yàn)放在留軌艙內(nèi)進(jìn)行，其余11項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)將在回收艙進(jìn)行。

目的

“實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星”旨在利用中國(guó)成熟的返回式衛(wèi)星技術(shù)，緊密圍繞有關(guān)能源、農(nóng)業(yè)和健康等領(lǐng)域國(guó)家科技戰(zhàn)略目標(biāo)，結(jié)合航天器防火等關(guān)鍵技術(shù)需求，促進(jìn)地面生物工程、新材料等高技術(shù)發(fā)展和生命科學(xué)等基礎(chǔ)研究取得突破，獲取一批具有國(guó)際先進(jìn)水平的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性重大科技成果。

中國(guó)相關(guān)發(fā)展

中國(guó)是第三個(gè)突破航天器返回技術(shù)的國(guó)家。在40余年的發(fā)展歷程中，返回式衛(wèi)星成為中國(guó)發(fā)射最多的衛(wèi)星系列。在實(shí)踐十號(hào)之前，中國(guó)共研制了國(guó)土普查衛(wèi)星、攝影測(cè)繪衛(wèi)星、空間育種衛(wèi)星等合計(jì)6種型號(hào)、24顆衛(wèi)星，衛(wèi)星平臺(tái)經(jīng)過(guò)了三代跨越。

“返回式衛(wèi)星中有許多關(guān)鍵技術(shù)到目前仍然是訣竅，例如再入防熱技術(shù)、姿態(tài)控制、回收軟著陸技術(shù)等，中國(guó)的載人航天技術(shù)也是在返回式衛(wèi)星技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的?！碧撇普f(shuō)。

趙會(huì)光說(shuō)，返回式衛(wèi)星作為空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在無(wú)人值守，具有更好微重力水平，適應(yīng)載荷射前操作和適時(shí)返回支持能力強(qiáng)，系統(tǒng)規(guī)模適度，工程實(shí)施代價(jià)低等。

近年來(lái)，返回式衛(wèi)星在空間科學(xué)領(lǐng)域的作用得到了越來(lái)越大的發(fā)揮。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在實(shí)踐十號(hào)之前，返回式衛(wèi)星曾完成13項(xiàng)空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)、7項(xiàng)空間材料加工實(shí)驗(yàn)、23次空間微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)、3次微重力測(cè)量實(shí)驗(yàn)，以及900多件植物種子、微生物、蟲(chóng)卵，100多件空間輻射劑量測(cè)量，20多件航天用器件的無(wú)源搭載實(shí)驗(yàn)。此外，還完成了熔體表面和液固界面特性、空間細(xì)胞培養(yǎng)等空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

信息簡(jiǎn)介

衛(wèi)星發(fā)射站

科研方向

據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)五院實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星副總設(shè)計(jì)師李春華介紹，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星研制成功，將為中國(guó)開(kāi)發(fā)出一個(gè)專門用于微重力科學(xué)和生命科學(xué)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使國(guó)家的空間微重力研究有了新的技術(shù)手段。李春華說(shuō)：“這顆衛(wèi)星的形狀跟其他衛(wèi)星相比是非常獨(dú)特的，主要是在發(fā)射過(guò)程中不需要整流罩，衛(wèi)星的星體就承擔(dān)了整流罩的作用。另外，由于飛行時(shí)間短，衛(wèi)星主要采用的是化學(xué)電池，而沒(méi)有采用大家常見(jiàn)的太陽(yáng)能帆板這樣的供電方式，所以大家看到的這個(gè)形狀就類似于‘彈頭’?！?/p>

發(fā)射動(dòng)態(tài)

射前準(zhǔn)備

測(cè)試中的實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星

2016年2月24日凌晨，中國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——“實(shí)踐十號(hào)”運(yùn)抵酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，為今年4月的發(fā)射任務(wù)進(jìn)行最后的備戰(zhàn)。實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星是開(kāi)展微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)研究的科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院總體部抓總研制。

按照計(jì)劃，“實(shí)踐十號(hào)”將在軌道上利用太空中微重力等特殊環(huán)境，在短短15天的太空飛行中，完成涉及微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學(xué)、空間輻射效應(yīng)、重力生物效應(yīng)、空間生物技術(shù)等六大領(lǐng)域的19項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。之后，衛(wèi)星再把實(shí)驗(yàn)樣品帶回地球，為微重力環(huán)境及復(fù)雜輻射環(huán)境中物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究提供依據(jù)?！皩?shí)踐十號(hào)”就是太空中臨時(shí)搭建的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。

要把這樣一個(gè)精密的實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)途運(yùn)輸送往發(fā)射場(chǎng)，整個(gè)過(guò)程都需要控制溫度和濕度，并保證平穩(wěn)和安全。工作人員一絲不茍地進(jìn)行裝箱前的準(zhǔn)備，確保每一個(gè)環(huán)節(jié)都萬(wàn)無(wú)一失。

目前，全世界的科學(xué)家們都在嘗試通過(guò)各種方式營(yíng)造微重力環(huán)境開(kāi)展研究，比如“拋物線飛機(jī)”、“探空火箭”等實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以提供幾分鐘甚至更短的微重力環(huán)境，但想要進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的研究，就必須運(yùn)用實(shí)踐十號(hào)這樣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。

和普通衛(wèi)星不同，“實(shí)踐十號(hào)”還是一顆返回式衛(wèi)星，它獨(dú)有的返回艙將在完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)后回到地面，將太空中的實(shí)驗(yàn)成果帶回地面。

中國(guó)的衛(wèi)星返回技術(shù)相對(duì)成熟，至今成功發(fā)射并回收的衛(wèi)星已經(jīng)達(dá)到24顆。但因?yàn)橐M(jìn)行獨(dú)特的微重力實(shí)驗(yàn)，作為中國(guó)將要發(fā)射的第25顆返回式衛(wèi)星，“實(shí)踐十號(hào)”相比以往的返回式衛(wèi)星，進(jìn)行了大量的適應(yīng)性創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

李春華說(shuō)：“這顆衛(wèi)星的形狀跟其他衛(wèi)星相比是非常獨(dú)特的，主要是在發(fā)射過(guò)程中不需要整流罩，衛(wèi)星的星體就承擔(dān)了整流罩的作用。由于飛行時(shí)間短，衛(wèi)星主要采用的是化學(xué)電池，而沒(méi)有采用常見(jiàn)的太陽(yáng)能帆板供電方式，所以衛(wèi)星形狀就類似于‘彈頭’?！?/p>

衛(wèi)星的研制過(guò)程中，要解決很多實(shí)驗(yàn)載荷在太空協(xié)同工作且互不影響的問(wèn)題。特別是生命科學(xué)項(xiàng)目對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的溫度要求非常高，因此科研人員對(duì)衛(wèi)星的發(fā)射階段、在軌運(yùn)行階段和返回階段的溫度都進(jìn)行了嚴(yán)格控制。

成功發(fā)射

2016年4月6日1時(shí)38分，中國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐十號(hào)返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心由長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭發(fā)射升空，進(jìn)入預(yù)定軌道。

據(jù)了解，該衛(wèi)星將展開(kāi)6大領(lǐng)域、19項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，這也是中國(guó)迄今為止單次空間微重力和生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及種類最多的空間任務(wù)。

成功返回

順利完成12天太空飛行后，我國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐十號(hào)返回式衛(wèi)星回收艙。

2016年4月18日16時(shí)15分，衛(wèi)星回收艙與留軌艙成功分離?；厥张摲祷氐孛妫糗壟搶⒗^續(xù)在軌運(yùn)行，完成后續(xù)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，墜入大氣層自然燒毀。

隨后，西安衛(wèi)星測(cè)控中心通過(guò)地面測(cè)控站向衛(wèi)星回收艙注入指令，回收艙實(shí)施精確制動(dòng)，自西向東進(jìn)入祖國(guó)上空。

16時(shí)19分，設(shè)在白云鄂博地區(qū)的雷達(dá)測(cè)量裝置捕獲目標(biāo)?！盎厥找惶?hào)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)！”雷達(dá)操作手姬文娟清脆有力的調(diào)度口令響起，現(xiàn)場(chǎng)人員頓時(shí)興奮起來(lái)。

16時(shí)23分，衛(wèi)星回收艙減速傘、主降落傘依次彈出，回收艙緩緩降落。

16時(shí)30分準(zhǔn)確降落在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定著陸區(qū)域。這不僅標(biāo)志著我國(guó)返回式衛(wèi)星迎來(lái)第二個(gè)春天，實(shí)踐十號(hào)也成為我國(guó)首顆在四子王旗采用彈道式回收的返回式衛(wèi)星。

科研成果

實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星的成功返回，帶來(lái)了來(lái)自太空的生命繁衍跡象。

在實(shí)踐十號(hào)回收艙中，有著6000余枚小鼠胚胎，專門用于發(fā)育實(shí)驗(yàn)的有幾百枚胚胎。在實(shí)踐十號(hào)任務(wù)中，總共有9項(xiàng)生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)籌的是段恩奎。

這些實(shí)驗(yàn)對(duì)象乘著實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星回收艙，降落在內(nèi)蒙古四子王旗草原上。進(jìn)一步的觀察顯示，小鼠胚胎在太空中完成了從二細(xì)胞到囊胚的發(fā)育，中國(guó)已經(jīng)在太空實(shí)現(xiàn)了哺乳動(dòng)物胚胎的發(fā)育。而這，在世界上是第一次，改寫了人類科學(xué)史。預(yù)示著包括人類在內(nèi)的哺乳動(dòng)物，其生命有望在太空中得以延續(xù)。

2021年7月20日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心舉行新聞發(fā)布會(huì)，集中發(fā)布衛(wèi)星所取得的科學(xué)成果。實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星19項(xiàng)有效載荷已經(jīng)圓滿完成28項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，涉及微重力和生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)。這其中，在國(guó)際上首次開(kāi)展的研究就有15項(xiàng)，如首次實(shí)現(xiàn)了在微重力條件下2-細(xì)胞胚胎至囊胚的發(fā)育，揭示了影響太空哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育的關(guān)鍵因素。

十個(gè)數(shù)字特點(diǎn)

3.3——“實(shí)踐十號(hào)”總質(zhì)量約3.3噸，由低軌道發(fā)射能力約3.6噸的長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，將其送入軌道。運(yùn)載系統(tǒng)總指揮談學(xué)軍說(shuō)，長(zhǎng)二丁已發(fā)射26次，將38顆衛(wèi)星送入太空，保持著100%的成功率。

555——談學(xué)軍介紹，火箭主動(dòng)段飛行約555秒，發(fā)射559秒后星箭分離。為最大限度排除地面重力對(duì)空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)可能帶來(lái)的影響，科學(xué)家們?cè)诎l(fā)射8小時(shí)以前才安裝最后一個(gè)載荷，并對(duì)生命生長(zhǎng)狀況進(jìn)行監(jiān)控。

25——“實(shí)踐十號(hào)”是中國(guó)第25顆返回式衛(wèi)星?！皬?974年開(kāi)始發(fā)射返回式衛(wèi)星至今，已是‘輕車熟路’?！敝袊?guó)航天科技集團(tuán)五院“實(shí)踐十號(hào)”衛(wèi)星工程總設(shè)計(jì)師唐伯昶說(shuō)，此番專門為“微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)”實(shí)驗(yàn)研究量身定做，可謂名副其實(shí)的“空間實(shí)驗(yàn)室”。

10^(-6)——太空環(huán)境的重力約為地球的10^(-6)，人類可以在此實(shí)現(xiàn)地面上難以進(jìn)行的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，或生產(chǎn)新材料和昂貴藥物等?！岸砹_斯返回式衛(wèi)星已達(dá)到10^(-6)g這一技術(shù)指標(biāo)?！焙教炜萍技瘓F(tuán)五院“實(shí)踐十號(hào)”衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師趙會(huì)光說(shuō)，“實(shí)踐十號(hào)”整體優(yōu)于，部分時(shí)段或位置將達(dá)到。

13/7/23——據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在已發(fā)射的24顆返回式衛(wèi)星中，共完成13項(xiàng)空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)，7項(xiàng)空間材料加工試驗(yàn)，23次空間微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)，3次微重力測(cè)量試驗(yàn)，以及900多件植物種子、微生物、蟲(chóng)卵，100多件空間輻射劑量測(cè)量，20多件航天用器件的無(wú)源搭載試驗(yàn)等。

19——“實(shí)踐十號(hào)”衛(wèi)星首席科學(xué)家、中科院院士胡文瑞介紹，衛(wèi)星搭載了19個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷，涉及28項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，所有科學(xué)實(shí)驗(yàn)均具有創(chuàng)新性。這也是中國(guó)迄今為止單次空間微重力和生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及種類最多的空間任務(wù)。

2——19項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中有兩項(xiàng)涉及國(guó)際合作。分別是，與歐洲空間局合作進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是“微重力條件下石油組分熱擴(kuò)散特性的研究和Soret系數(shù)的測(cè)量”。與日本宇宙航天研發(fā)機(jī)構(gòu)合作進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是“多種空間熔體材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)”。

3——據(jù)悉，“實(shí)踐十號(hào)”回收艙設(shè)計(jì)在軌運(yùn)行若干天，返回地球，著陸場(chǎng)為具有比較成熟回收條件的內(nèi)蒙古四子王旗。留軌艙將繼續(xù)在軌工作3—5天，可以繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，之后艙段將墜入大氣層燒毀。

10——胡文瑞回憶，籌備“實(shí)踐十號(hào)”幾乎已有10年，是中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)首批立項(xiàng)研究的科學(xué)衛(wèi)星中準(zhǔn)備時(shí)間最長(zhǎng)的。趙會(huì)光說(shuō)，距離上一顆返回式衛(wèi)星“實(shí)踐八號(hào)”在2006年成功發(fā)射，也已過(guò)去10年。

11/6——“實(shí)踐十號(hào)”衛(wèi)星科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)聯(lián)合了中國(guó)科學(xué)院11個(gè)研究所及中國(guó)6所高校共同參與，參與其間的科技人員近500余人?！皩?shí)踐十號(hào)”衛(wèi)星工程則分為工程大總體及衛(wèi)星系統(tǒng)、運(yùn)載火箭系統(tǒng)、發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)、測(cè)控回收系統(tǒng)、地面支撐系統(tǒng)以及科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)等六大系統(tǒng)。

社會(huì)意義

實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星是迄今為止單次空間微重力和生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及種類最多的衛(wèi)星任務(wù)。衛(wèi)星留軌艙將進(jìn)行8項(xiàng)流體物理試驗(yàn)，其他11項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)將在回收艙進(jìn)行?；厥张摰脑O(shè)計(jì)在軌運(yùn)行壽命為12天，12天后回收艙返回地球，而留軌艙將繼續(xù)在軌工作3天，衛(wèi)星總計(jì)設(shè)計(jì)壽命為15天。實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星任務(wù)聯(lián)合了中國(guó)科學(xué)院11個(gè)研究所及國(guó)內(nèi)6所高校共同參與。除國(guó)內(nèi)合作外，實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星通過(guò)與歐洲空間局和日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)開(kāi)展合作研究，搭建了中國(guó)和國(guó)際空間強(qiáng)國(guó)緊密合作的互通平臺(tái)，共同孕育空間微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)領(lǐng)域的新發(fā)展、新突破。^[1]