[科普中國(guó)]-返回式衛(wèi)星：不僅僅是為了省錢(qián)

12月5日，“天地航班——中國(guó)首次商業(yè)返回式衛(wèi)星服務(wù)”沙龍中，中國(guó)商業(yè)返回式衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師趙會(huì)光表示，在未來(lái)的十年里，中國(guó)將發(fā)射15次左右的新一代商業(yè)返回式衛(wèi)星，那么，返回式衛(wèi)星是什么？又有什么特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)呢？

返回式衛(wèi)星是什么？

顧名思義，返回式衛(wèi)星就是可以軌道上完成任務(wù)之后，將部分結(jié)構(gòu)送回地球的衛(wèi)星系統(tǒng)。這些衛(wèi)星的核心部分就是返回式結(jié)構(gòu)。

就如同飛船的返回結(jié)構(gòu)一樣，返回式衛(wèi)星的返回艙要足以接受大氣層的劇烈摩擦并安穩(wěn)的返回地面，這就要求其必須擁有分離變軌能力、隔熱能力和減速能力。

圖為著陸的返回艙（來(lái)源：國(guó)家空間科學(xué)中心）

一枚返回式衛(wèi)星在完成空間任務(wù)之后，就將先分離無(wú)需返回的部分——例如太陽(yáng)能電池板——然后啟動(dòng)一枚小型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，開(kāi)始減速以讓衛(wèi)星返回艙進(jìn)入再入流程。衛(wèi)星很快攜帶載荷進(jìn)入大氣層并高速摩擦，此時(shí)就要依靠進(jìn)行良好設(shè)計(jì)的返回艙外形和隔熱外殼來(lái)防止返回艙過(guò)熱。隨后，返回艙將打開(kāi)降落傘開(kāi)始減速。

返回式衛(wèi)星能干啥？

返回式衛(wèi)星的歷史非常悠久，我國(guó)也在1975年就發(fā)射了第一枚返回式衛(wèi)星。事實(shí)上，在早期制造返回式衛(wèi)星的主要目的有兩個(gè)，第一個(gè)是運(yùn)輸對(duì)地觀測(cè)所得的數(shù)據(jù)，另一個(gè)則是作為載人飛船的先導(dǎo)測(cè)試。

圖為FSW-1國(guó)土普查衛(wèi)星（來(lái)源：愛(ài)航天網(wǎng)）

早期的對(duì)地拍照或遙感衛(wèi)星都是使用返回式衛(wèi)星進(jìn)行運(yùn)輸?shù)模袊?guó)早期的FSW系列國(guó)土普查衛(wèi)星全部使用的是返回式結(jié)構(gòu)。而美國(guó)的早期間諜衛(wèi)星，例如KH間諜衛(wèi)星的早期型號(hào)也都使用了返回式結(jié)構(gòu)。這些衛(wèi)星都將拍攝結(jié)束之后的膠卷存放于返回艙之中，并在最終完成工作之后，分離返回艙。

圖中飛機(jī)搭載的是KH-1衛(wèi)星的返回艙（來(lái)源：wiki）

但隨著各國(guó)航天的發(fā)展，以及天地信息傳輸?shù)陌l(fā)展，返回式衛(wèi)星很快被傳輸式衛(wèi)星所取代。但是這并不是返回式衛(wèi)星的終止，因?yàn)槲覀冊(cè)絹?lái)越需要進(jìn)行更多的空間實(shí)驗(yàn)，而返回式衛(wèi)星是一個(gè)良好的載體。

返回式衛(wèi)星僅僅是為了省錢(qián)？

隨著技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，太空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在也是許多公司爭(zhēng)先進(jìn)入的領(lǐng)域。另一方面，科研機(jī)構(gòu)也正在希望更多的獲得空間實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。

在太空中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，無(wú)非就是使用空間站、飛船和衛(wèi)星作為平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)。然而空間站和飛船的成本太高，一般的小型公司無(wú)法負(fù)擔(dān)。

但是，返回式衛(wèi)星不僅僅只是為了省錢(qián)。對(duì)于很多商業(yè)公司來(lái)說(shuō)，你即使有錢(qián)也無(wú)法使用空間站來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)——目前的國(guó)際空間站的返回輸送能力較低，僅有龍飛船和聯(lián)盟號(hào)可以攜帶少量載荷返回，中國(guó)空間站的返回能力也相差不遠(yuǎn)，這些項(xiàng)目都會(huì)優(yōu)先作為政府科研機(jī)構(gòu)的平臺(tái)使用。

圖為空間中的返回式衛(wèi)星（來(lái)源：國(guó)家空間科學(xué)中心）

而返回式衛(wèi)星更加靈活方便，非常適合為現(xiàn)在的空間產(chǎn)業(yè)提供平臺(tái)。目前而言，空間產(chǎn)業(yè)雖然處于起步期，但已經(jīng)有了蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。目前最為主要的空間產(chǎn)業(yè)即為太空育種，使用太空的特殊環(huán)境誘變農(nóng)作物種子，再進(jìn)行地面選育的工作，可創(chuàng)造出更具有商業(yè)價(jià)值的作物品種。現(xiàn)在，任何一個(gè)公司只要愿意，都可以通過(guò)返回式衛(wèi)星進(jìn)行太空育種。

除了太空育種之外，還有太空制藥、太空冶煉等行業(yè)也正在蓬勃發(fā)展。

中國(guó)新一代衛(wèi)星有啥特點(diǎn)？

中國(guó)新一代返回式衛(wèi)星顯著增強(qiáng)了“返回”這一特性，大大擴(kuò)展了返回艙載荷量，將其提升至近六百千克，最終達(dá)到的載荷/總重比將達(dá)到世界第一，遠(yuǎn)超過(guò)俄羅斯目前的“光子”號(hào)與“生物”號(hào)返回式衛(wèi)星系列。

更大的返回艙意味著能進(jìn)行更大規(guī)模的太空生產(chǎn)，能在一次發(fā)射中帶回更多的太空工業(yè)、科研產(chǎn)物。再配合上返回式衛(wèi)星更高的發(fā)射密度，其有望成為下一個(gè)時(shí)代的太空科研、工業(yè)的主力軍。

此外，新一代的返回式衛(wèi)星還搭載了氣囊緩沖模塊，在返回艙即將撞擊地面時(shí)打開(kāi)氣囊進(jìn)行緩沖，將大大降低沖擊力，保護(hù)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)和內(nèi)部載荷。

圖為正在發(fā)射返回式衛(wèi)星的運(yùn)載火箭（來(lái)源：國(guó)家空間科學(xué)中心）

中國(guó)商業(yè)返回式衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師趙會(huì)光表示，新一代衛(wèi)星將于明年進(jìn)行發(fā)射測(cè)試，并將在未來(lái)的十年里發(fā)射十五次左右。我們也相信中國(guó)新一代返回式衛(wèi)星將為中國(guó)未來(lái)的空間產(chǎn)業(yè)提供良好的發(fā)展平臺(tái)。

出品：科普中國(guó)

作者：矛隼工作室

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