跳至主要内容

中国第一颗返回卫星 差点失败 落点偏离400公里


资料图:1975年11月26日,中国第一颗返回式卫星从酒泉卫星发射中心发射升空。

众所周知,返回式卫星是人类空间技术领域争夺最为激烈的制高点,美苏两国一度将其作为争夺太空霸权、进行战略侦查的主要手段。1966年,中国航天人为了打破美苏对空间技术的垄断,在研制"东方红"号卫星的同时,也开始对返回式卫星项目进行技术攻关。1970年,返回式卫星被列为国家重点工程,整个中国航天工业体系投入了一场只许胜不许败的大会战。

我们必须承认,把卫星送上太空已经是一个难题,而让卫星成功返回地球则是难上加难。中国航天界曾流传一个笑话:从天上收回迎风飞舞的风筝还要费一番功夫,何况从距地面几百千米的太空回收重型卫星?


资料图: 卫星组装。

返回式卫星要求整套系统在轨飞行和返回式必须以分秒不差的精度按预定程度工作,差之毫厘将会带来无法估量的损失。同时返回式卫星执行的空间对地遥感任务又要求卫星在轨道上不断进行姿态调整,保证在预定目标上空开机拍照,再将使用后的胶片存入回收舱暗盒,等待进入返回段。到上世纪70年代,美国的返回式卫星失败率仍接近1/3。

为了保证中国第一颗返回式卫星首战必胜,中国科研人员在研制中提出了苛刻的可靠性指标,要求元器件失效率控制在十万分之一、百万分之一甚至更低的水平上,并一举突破了包括卫星总体设计、遥感相机设计、微型结构设计、热设计、姿态控制、再入启动防热设计、回收软着陆等一系列美苏垄断的空间关键技术。

例如在防热技术方面,返回式卫星在进入大气层时的动能相当于拖挂40节60吨车厢疾驰的火车,卫星外壳与空气摩擦时温度可能突破8000摄氏度。为了突破高温火焰关,航天技术人员设计了一层高分子烧蚀材料,使其燃烧吸热,反而起到保护卫星的作用。


资料图:长征二号

1975年11月26日16时29分23秒,我国第一颗返回式卫星由"长征二号"运载火箭在甘肃酒泉基地发射升空。而此时,几路大军已经分赴各地保障卫星在轨运行和成功返回:在内蒙巴丹吉林沙漠深处,一支负责发出卫星仪器舱个回收舱分离指令的特殊设备分队已经枕戈待旦4个月,他们深入沙漠就是为了替卫星抢出几个分钟的时间。

在四川盆地卫星预定回收区,卫星回收测量部队已经经过几个月的准备,将相关区域一草一木完全摸清。为了保障返回式卫星回收成功,甚至连邮电部都参与进来,调动103条线路作为专用通讯线路,27个省市自治区参与了通讯保障工作。


回收轨道专家祁思禹

而在指挥这次任务的西安卫星测控中心,回收轨道专家祁思禹亲自带领精明强干的地面指控团队准备随时应对突发事件。但让谁也想不到的是,中国第一颗返回式卫星在第一天仅运行数圈后就出现了气压波动。

得知这一消息之后,钱学森和时任国防科委副主任兼科技部部长的马捷乘专机从北京飞赴西安。据亲历者回忆,钱学森竟然在隆冬的西安急的满头是汗,他必须向坐镇北京的张爱萍总指挥报告真实情况。好在祁思禹胸有成竹,判断卫星在姿态调整中启动制动火箭造成气压下降,卫星一定可以完成近50圈的预定在轨飞行任务。


钱学森

不过,当卫星将要启动返回阶段时,还是出现了真正的险情:当地面测控中心将要发出控制卫星开伞的指令时,两台控制计算机竟然开始"打架",一个要发出指令,一个判断必须切断指令。此时卫星的速度接近每秒7千米,如果控制指令失效,卫星返回舱可能落入其他国家造成外交灾难。

1959年4月13日,美国回收返回式卫星时由于弹射指令过早下达,机密胶卷落入挪威境内,在国际上掀起轩然大波。关键时刻,祁思禹当机立断。由于来不及绕门冲进指挥大厅,干脆破窗而入并要求发出指令,最终卫星成功接收指令并落入中国西南部。


资料图: 回收返回舱。

不过,由于返回式卫星裙部被高温损坏,再入段没有打开减速伞,650千克的返回舱没有落在四川预定区域,而是在400千米以外的贵州六枝硬着陆,当地四名守煤窑的工人紧急报告了这一情况。当卫星回收测量部队赶到时,惊喜地发现由于返回舱没有摔坏,所有胶片完好无损!

在取得奇迹般的开门后之后,中国返回式卫星在80年代创造了100%的成功记录,并在国际商用卫星市场上异军突起,为西德、法国和比利时等国提供卫星租借服务。创造了极为可观的经济效益,增强了中国的国际影响力。


评论

此博客中的热门博文

中国研制的这套地铁隧道施工利器,比变形金刚还炫酷

人类的铁路建设至今已有近200年的历史。   1825年,世界上第一条永久性铁路,全长31.8公里的英国斯托克顿—达灵顿铁路正式通车,标志着近代铁路运输业的开端。
人类的第一条铁路   在过去,修建铁路全靠人拉肩扛。人们将用沥青浸过的枕木铺在路基上,再由几十个人一齐合作,将长长的铁轨搬起铺在枕木上。   用这种方式铺设的铁路位置误差大,铁轨之间还留有很大的缝隙,能够容许的列车通行时速也相当低。这样修建铁路的方式不仅效率极低,同时也是对劳动者的严重摧残,美国的太平洋铁路就被人称为"每根枕木下面都有一具华工的尸骨"。   随着时代进步,列车的运行越来越快,对轨道误差控制的要求也越来越高。尤其是现如今高速铁路与城市轨道交通的修建,对轨道的平整程度要求极高,已经不再采用传统的枕木,而是以预制混凝土板作为底座,其上安装的钢轨则是以很强的预应力被牢牢钉在混凝土板上的,不会因为温度变化而发生伸缩。这样的钢轨几十公里也没有一个缝隙,可以保障列车的高速通行。
高铁的路基   不过,要想铺设这样的铁轨,凭借人力是不可能完成的,这就需要自动铺轨车的帮助。 (一)传统铺轨车应用繁琐,需要专门为它建轨道   人们应用自动铺轨车的历史已有几十年。   它类似于一种复杂的门式起重机,伴随着铁路线的延伸而向前运行。它可以在人的操纵下将几十吨重的混凝土底板和钢轨精确地放置在指定位置,相比起人工铺设,大大提高了施工效率。   传统的铺轨车虽然铺设效率很高,但为它服务却需要大量的资源和工期,其中最麻烦之处就在于,铺轨车本身也要依靠轨道才能行进。它的专用轨道虽然无需像铁路主线上的铁轨那样精密,但仍然需要事先专门修建。   在本就十分狭窄的地下铁路隧道中修建专门轨道,施工难度高,工序极其繁琐。
传统铺轨车的施工现场   此外,由于传统铺轨车必须依托铁轨进行移动,因此根本没有自主的转场能力。要想运输它,只能先行拆卸,送到施工现场再进行组装。这极大增加了现场的工程量,占用了大量的劳动力,而且拖延了工期。
地铁的施工环境十分狭小,限制了工程设备的展开   为了提高生产力,工程师们急需一种使用灵活、转场方便、自动化水平更高的铺轨车。 (二)地铁隧道里的"变形金刚"?中国研发轮式铺轨车   正是在这种迫切需求的驱动下,中铁四局八分公司成功研制出了轮胎式铺轨车和多功能运输车两个配套铺…

人类在金属焊接上有什么骚操作?来了解下搅拌摩擦焊~

金属中,由于质量较轻,铝和镁常常被用于航天航空器的结构中。然而,这些轻质金属的合金可焊接性极差,用普通的熔焊工艺进行焊接,很容易出现热裂纹、气孔和夹渣等缺陷。纵使高超的技术和工艺可以降低焊接缺陷产生的概率,但熔焊时高温带来的热量和毒烟,对操作者的健康也会是巨大的威胁。   那么,有没有一种焊接技术,可以从根本上解决这些问题呢?当然有,这就是我们今天要谈的搅拌摩擦焊。 (一)搅拌摩擦焊是什么?   说起焊接,首先让人想起的大多是高温、火花四溅、保护头盔,还有保护气体等等。焊接作为一种常见的工件连接技术,能够将两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体。   目前,焊接技术已然演变为一门集材料学、工程力学、自动控制技术的交叉性学科。虽然焊接方法仍然以熔焊、压焊、钎焊三种为基础,但其下衍生出了几十种不同的焊接技术,其中包括了生活中应用最广的手弧焊、先进的激光焊和摩擦焊等。 生活中常见的焊接作业场面
  与常规摩擦焊类似,搅拌摩擦焊也是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源。   常规摩擦焊焊接过程中材料在压力作用下相互摩擦(工件做回转、线性等形式的相对运动,摩擦产生热量),摩擦热使得焊接的接触端面上很快形成热塑性层,接触面及附近区域温度上升,在顶锻压力的作用下,界面处的材料产生塑性变形及流动,最终形成了质量良好的焊接接头。   而搅拌摩擦焊在焊接过程中,被焊接工件之间不做相对运动,摩擦热是由搅拌针伸入工件的接缝处通过焊接工具的焊头做高速旋转运动,使其与焊接工件材料产生摩擦。 搅拌摩擦焊原理示意图,焊接过程可简化为旋转-插入-塑化-焊接
  焊接过程中,搅拌针高速旋转并在压力作用下插入材料内部进行搅拌摩擦生热,同时焊头的肩部与工件表面摩擦生热,焊头边高速旋转边沿工件的接缝方向与工件发生相对移动,于是焊头前面的材料发生强烈塑性变形,随着焊头沿着焊缝走向移动,高度塑性变形的材料不断被搅拌针搅拌到背后,在主轴离开后,热塑性状态的材料冷却固化,从而形成一条搅拌摩擦焊的焊缝。   搅拌摩擦焊的技术原理并不复杂,需要控制的参数也不多,不过这并不代表搅拌摩擦焊设备没有技术难度,实际上,焊接设备及夹具的刚性对搅拌摩擦焊是极端重要的,对大型工件的焊接而言尤甚。   摩擦焊技术焊接质量稳定、焊件尺寸精度高、焊接生产率高、适于焊接异种金属、易实现机械化和自动化,而搅拌摩擦焊…

"实践一号":备份星作用却大于东方红一号

1971年3月3日,基于"东方红一号"备份星研制的"实践一号"卫星发射成功,运行在近地点高度为266千米、远地点高度为1826千米、倾角为69.60°、周期为106分钟的轨道上。这是我国自行研制的第二颗人造卫星,此时距"东方红一号"卫星发射成功不到一年。与广为人知的"东风红一号"卫星相比,虽然"实践一号"卫星的知名度要小不少,但其作用却不小,单纯从科研的角度看,甚至要比"东方红一号"更大一些,毕竟"东方红一号"是我国自行研制的首颗卫星,主要宣示我国在这一领域的突破,象征意义更大一些,而"实践一号"则实打实的承担着重要的科研任务。
在我国的卫星研制体系中,每一型卫星都有特定的使命任务,具体到"实践"系列卫星,其主要担负科学探测与技术试验任务,就在2017年4月12日,我国刚刚发射成功"实践十三号"卫星,该星是我国首颗高通量通信卫星,通信总容量达20Gbps,超过我国已研制发射的通信卫星容量总和。那么,作为我国首颗科研卫星的"实践一号"又承担着什么任务呢?大致来说,"实践一号"承担的科学试验任务可分为两类:第一类主要是各种高空环境参数的测量,如我国高空磁场、X射线、宇宙射线总强度等,这也是我国第一次直接探测宇宙空间环境,相关测量数据则通过遥测系统发回地面。第二类则是测试一些卫星部件的工作状况,为今后我国卫星研制生产提供参照,如硅太阳能电池和镍镉蓄电池组成的电源系统长时间工作状况、主动无源温控系统的性能、遥测系统的寿命、无线电线路在空间环境下长期工作的性能等
"实践一号"卫星的研制始于1968年,1969年底开始模装,1970年5月确定最后的正样状态,随后各分系统又进行了大量试验、1971年1月3日起运前往发射试验场。该星采用1米直径的近球形72面全蒙皮骨架式结构,上下半球壳的梯形平面上各装有14块硅太阳能电池板。全星由结构、天线、跟踪、电源、温度控制、遥测及星上电路六个部分构成,其中结构、天线和跟踪系统基本延续了"东方红一号"卫星的设计,但为长期执行任务进行了适当改装。卫星采用自旋稳定姿态控制方式…