上得去，回得来——中国第一颗返回式卫星诞生记
我国的面积有多大？海洋面积包括哪些区域？海岸线有多长？在20世纪60年代，人们对这些问题的答案是模糊的，但又是必须要尽快搞清楚的！遥感卫星是最可靠的途径，但是由于技术所限，卫星必须利用底片才能拍摄高清的照片，也就是说，卫星拍摄了照片之后还要返回地面，才能将照片冲洗出来分析，这就是返回式卫星。
中国第一颗返回式卫星
在当时，只有美苏两国成功发射和回收了返回式卫星，这种技术成为了他们争夺空间霸权、进行战略侦察、获取各种情报的主要手段。为了保护国土安全，中国要打破这种大国垄断的局面，同时为载人航天事业打下基础，于是返回式卫星的研究工作被批准正式开始。
返回式卫星的“过人之处”？
尽管当时中国第一颗人造卫星“东方红”一号已经顺利升空，但是返回式卫星要复杂得多，即使是美国，到了上世纪70年代，返回式卫星发射回收的失败率仍在1/3左右。那么研制返回式卫星到底难在哪里？返回式卫星是怎么上去又回来的？
返回舱着陆
简单来说，研制的难点包括卫星返回的路线调整、防热、着陆及寻找等。
首先，卫星要返回，必须在预先的设计中设置返回程序，“返乡”之前，卫星要调整飞行状态，即脱离原来的运行轨道。如果调整的角度太大，卫星会径直冲入大气层，巨大的空气阻力将导致温度过高；如果角度太小，卫星就不能脱离轨道。
其次，卫星在降落过程中，要摩擦生热。因此，需要选用特殊的耐高温的材料才能保护返回舱不被高温损坏。
再次，卫星返回地面需要很长的运行区间，而地球不停地自转和公转，使卫星回地面的运动路线更为复杂，因此必须建立大范围、多功能的地面测控网，全程跟踪卫星的运行。
最后，卫星返回过程中，距离地面一定距离的时候要减速，这就需要减速伞的帮助。而这个过程中，降落伞打开的时间非常重要，它决定了卫星是否能够安全着陆。而降落伞打开的时间也需要提前设置。
总而言之，返回式卫星不仅对技术要求很高，相应地，研制成本也很高，因此大部分卫星都没有设置返回程序。面对资金不足，技术空白的局面，当时的中国科研人员是如何研制出第一颗返回式卫星的呢？
“业余时间”搞出来的正业
1966年，我国第一颗返回式卫星的研制工作正式开始了。但是当时正值文革期间，正常的工作秩序受到破坏，研究小组的工作也不例外。此外，在技术上，科研人员也遇到了困难——当时并没有公开发表的精确的卫星返回轨道计算方法、没有合适的制造卫星的耐高温材料、没有供监控卫星的地面测控网……因此研制返回式卫星可谓是困难重重。
不过，科研人员们并没有气馁，一个个都拿出了“兵来将挡水来土掩”的气势。文革期间，科研人员白天被安排去“革命”，那就晚上来工作！在那些日子里，科研人员们经常挑灯夜战，夜里一两点了还不舍得离开办公室。就是在这样艰难的条件下，经过一年多的努力，研究小组就拿出了返回式卫星的总体方案论证报告，确定了卫星的外形和内部结构。
工作时间可以解决，技术问题也可以解决。卫星的构型确定之后，科研人员就要开始攻克返回式卫星的关键技术难关，其中能“返回”就是关键技术之一。当时中国对精确的卫星返回轨道计算方法一无所知。面对这个卡脖子的难题，科研人员很苦恼，但是他们选择迎难而上，没有现成的资料，就创造资料！经过不知多少个日日夜夜的奋战，他们利用导弹的精确运动方程和返回式卫星返回舱的气动特性，硬是推导出了一套算法。
运载第一颗返回式卫星的长征二号运载火箭竖立在酒泉卫星发射场（孙家克摄）
卫星能返回，还要保证能安全返回，防热是重点。在卫星返回地面的过程中，由于摩擦，温度高达两三千摄氏度。但是在当时，国内没有合适的耐高温材料可用来制造卫星。研制工作一度陷入停顿状态。但是科研人员并没有放弃，在随后的几个月里，他们不断进行论证和试验，最终提出一个大胆的设想——在返回舱表面涂一层保护层！根据大家的设想，这种保护层的材料可以像人出汗带走身体的热量一样，在它燃烧时也能带走热量，并能保护返回舱不被烧毁。通过包括风洞吹风的试验和材料的烧蚀试验等多个试验之后，科研人员们终于筛选出了一种高分子聚合材料。
卫星的设计、难点技术是解决了，那么地面控制人员如何知道卫星在天上的状态，如何告诉卫星该回家了？这就需要建立地面测控网。1972年，数支技术小分队被派往山东莱阳、湖南新化、西藏拉萨、新疆喀什等地，建立卫星跟踪遥测站。几年间，他们风餐露宿，建立了4个固定站和2个活动站。站点建好后，技术人员们还需要坐在飞机上测试遥测站接收和发送信号的情况，当时配备的是苏制的伊尔14飞机，这款飞机上没有空调，依靠发动机的温度供暖，飞机飞到高空后，发动机提供的热量就不足以抵御寒冷了，大家只能靠棉大衣抗冻。尽管历经困难，负责遥测站的技术人员还是完成了任务。随着各个站点通过测试，我国基本构建起了近地卫星测控网。
风雨之后终见彩虹
尽管遇到了许多困难，但是一切看起来似乎还比较顺利。1974年11月5日，中国第一颗用于飞行实验的返回式卫星准备发射！
然而，大家激动的心情很快就被浇了冷水——卫星的回收舱没供上电。此时距离火箭点火只有不到3分钟的时间。就在这关键的时刻，工作人员不顾危险，迅速登上了几十米高的发射塔架，人工操作排除了故障。运载火箭带着这颗卫星终于发射了，但仅仅过了20秒，运载火箭却突然像个醉汉一样失去了控制，摇摇晃晃起来，最后，在离发射台300米左右的地方摔了个粉碎……
对所有参与这颗卫星研制工作的人来说，这无疑是一个沉重的打击，但是大家没有气馁，他们重新对卫星和火箭的几十万个零件进行全面测试，并采取有效的安全保障措施。仅仅过了一年，1975年11月26日，搭载中国第一颗返回式卫星的火箭再次矗立在酒泉发射中心的发射台上。这一次没有让大家失望，点火8分钟后，星箭成功分离，大家这才发出了欢呼，第一颗返回式卫星终于被送上了天。
卫星成功被送上天，还需要安全返回，这个任务才算是成功完成。按照计划，卫星将在发射三天后返回地球。最后一天临近中午，卫星根据指令调整姿态，进入大气层，回家了！就在地面控制中心准备发出打开降落伞的指令时，突然出现的问题让大家措手不及，两台控制计算机竟然“观点”不统一，一台判断要发出指令，另一条却是切断指令。
轨道计算组组长祁思禹正在监视卫星遥测数据
此时卫星正以高速落向地面，如果指令晚发1分钟，落点就会偏差8千米，返回点的速度方向角偏差1度，那么落点就会偏差300千米。轨道计算组迅速对数据进行了计算，最后果断发出了指令。当时还剩下15秒的时间，卫星就要“出境”了，如果控制指令发送不及时，那么卫星就会落到其他国家境内。中国第一颗返回式卫星成功回家了！返回舱没有摔坏，胶片也保存完好！
至此，中国成为继美、苏之后世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。40多年来，我国基本上以每年一颗的速度发射返回式卫星，在返回式卫星的基础上，神州载人飞船不仅能将中国航天员送到太空，并能将他们安全带回地球，嫦娥五号不仅到了月球，还带回了“土特产”。这其中凝聚着一代代航天科研人员的付出，体现了中国科研人员艰苦奋斗，面对困难不屈服，勇于进取的精神。
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