實踐十號衛星成功發射了。

　　這顆衛星設計了19項科學實驗，是迄今為止我國單次衛星任務中空間科學實驗項目及種類最多的。它肩負著怎樣的使命？《經濟日報》記者赴酒泉衛星發射中心進行了採訪。

　　10年的期待

　　實踐十號是一顆返回式衛星。中國是繼美國和俄羅斯之後第三個掌握返回式衛星技術的國家，此前曾發射過24顆返回式衛星，可謂經驗豐富。

　　“這是中國第25顆返回式衛星，我們準備的時間有10年。”實踐十號衛星首席科學家、中科院力學研究所研究員胡文瑞院士介紹，2006年發射並成功回收的實踐八號，是本次任務的前次任務。過去，我國的返回式衛星一般是遙感衛星，實踐八號是我國第一次在返回式衛星上做科學實驗，但那次的實驗簡單得多。那時，中國的科學家們就想在返回式衛星上做更多更複雜的微重力實驗，並曾篩選出20個實驗項目。但是，直到中科院開始空間科學先導專項，這顆期待已久的科學衛星才于2012年底成功立項。

　　這個項目應者雲集，多個學科的科學家們一共提出了200多項申請，最終篩選出19項科學實驗上星。

　　中國科學家們為何如此期待微重力實驗？

　　空間科學衛星工程常務副總指揮、中科院國家空間科學中心研究員吳季介紹説，地球上的物理現象都會受到地球重力的影響和制約，例如浮力、沉降和壓力梯度等，這讓我們難以探尋物質本質規律，而宇宙空間的微重力環境可以幫助我們去除這層重力面紗。

　　“重力消失，是一種極端物理條件。極端物理條件必然意味著重大突破。微重力涉及許多物理學重大問題，比如引力波。”胡文瑞説，微重力環境的實驗有望讓我們在重大基礎研究和應用研究方面取得突破性進展。

　　中國空間站近幾年就要上天，空間站可以做很多微重力實驗，為什麼還要用返回式衛星來做？

　　胡文瑞向記者介紹，空間站的實驗和返回式衛星的實驗各有特色，此前做實驗方案設計時，曾與我國載人航太工程的研究人員做過溝通，以避免重復實驗。返回式衛星有一些空間站難以取代的優點。比如返回式衛星的微重力水準更高，可以達到10的負6次方重力水準，而空間站的微重力水準一般只能達到10的負3次方重力水準。

　　“實踐十號是我國首顆大規模無人微重力實驗衛星。”衛星系統總師、航太科技集團第五研究院研究員趙會光對記者説，此次將需要精度最高的實驗放在衛星最好的部位，微重力水準可以優於10的負6次方重力水準，而衛星總體環境是10的負4次方重力水準。

　　返回式衛星的實驗成本也比空間站低。“美國運一公斤載荷到空間站，要花費2萬美元。俄國用返回式衛星做微重力實驗，一公斤載荷的成本是4000歐元。”胡文瑞説。對於做微重力環境下的生命科學類實驗來説，返回式衛星的機動性能更好。生命科學類實驗希望實驗項目裝載時間離火箭發射時間越近越好，這樣可以減少重力條件對實驗結果的干擾。實踐十號返回式衛星可以做到在發射前8小時，最後一個實驗載荷才裝上衛星，實驗完成後也可以馬上回收相關裝置。但空間站做的微重力實驗是有人操作實驗，發射上天要優先考慮載人航太需要，不管是最後裝星還是馬上回收，都很難做到。“以前衛星很少在發射之前還安排那麼多事情，但這次為了實驗需要，我們對加注時間做了調整。”衛星運載系統總指揮、航太科技集團第八研究院研究員談學軍説。

　　此外，我國返回式衛星是雙艙，與俄羅斯的單艙返回式衛星相比，我們可以在其中一個艙做比較危險的實驗而不必擔心影響到另一個艙。比如在實踐十號上，就載入了比較“危險”的燃燒類實驗。

　　15天的綻放

　　實踐十號衛星的設計壽命為15天，為了這15天的綻放，科學家們對它進行了精心設計。

　　衛星有留軌艙和回收艙兩個艙，將在軌道上利用太空中微重力等特殊環境完成19項科學實驗，涉及微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學、空間輻射效應、重力生物效應、空間生物技術六大領域。

　　胡文瑞説，19個實驗項目用科學標準挑選，必須滿足三個條件，一要有創新性，要有新思路新成果；二要有可行性，可以做得出來；三要有必要性，是確實要在微重力條件下才能做的實驗。

　　實踐十號衛星雖然被科學家們期待了10年，立項卻比較晚，從2012年底立項至今，只有3年多時間用於衛星研製。“這是非常緊張的研製週期，這3年多我們幾乎沒有節假日。”吳季説，雖然時間緊任務重，參與者卻非常興奮，因為“每個項目都有很有意思的設計，有潛在的非常重要的科學意義和應用意義”。例如，由清華大學和華中科技大學兩家單位負責的微重力條件下煤粉/煤粒燃燒實驗，就對節能減排具有重要意義。煤是我國的主要能源，會造成大量排放，它的高效燃燒、降低污染排放對我國具有特殊意義。煤燃燒的模型化研究需要準確的物性參數，然而往往受到地上重力及浮力對流的影響，有些物性參數的準確測量幾乎不可能。“具體煤燃燒過程如果研究清楚了，可以改進地面煤燃燒效果。”胡文瑞説。

　　至於導線絕緣層和典型非金屬材料這兩個微重力燃燒實驗，則是針對載人航太器的防火問題。由於缺乏微重力條件下完善的防火規範，我國以往主要借鑒地面或航空防火規範。在載人航太的有氧環境下，航太器內部一旦著火，後果不堪設想。胡文瑞説：“這兩項燃燒實驗就是要觀察微重力條件下材料著火、燃燒以及煙氣析出的規律，並對比重力條件下的燃燒規律，建立我國自己完整的航太防火規範服務。這將對未來我國空間站的防火問題起到重要作用。”

　　此外，科研人員還將首次開展微重力條件下的造血幹細胞和神經幹細胞三維培養研究、哺乳動物早期胚胎發育研究等，為人類疾病的有效預防以及長期空間活動的生殖發育健康和繁衍等提供科學依據，通過揭示空間微重力環境對生命體生理穩態的影響規律及其機理，為未來載人航太的發展提供必要的基礎支撐。

　　實踐十號衛星也是一項開放的衛星任務，科學實驗的提出和參與單位包括中科院11個研究所和6所高校，並與歐洲空間局和日本宇宙航太研發機構開展緊密的國際空間合作。

　　實驗還可能帶來促進經濟發展的重大科技成果。“微重力條件下石油組分熱擴散特性的研究和Soret系數的測量”就是我國聯合歐洲空間局和加拿大石油公司，對原油的Soret系數進行測量的微重力實驗。

　　為了這15天的綻放，在衛星技術方面，實踐十號衛星的分系統也得到了較大的技術改進。“這次衛星實驗有很多新需求，我們以整合創新方式，提出了新需求的新解決方案。”趙會光介紹，作為我國新一代返回式衛星，實踐十號衛星實現了三大技術飛躍：一是姿態控制採用小發動機作為推進系統的推力器，可以保證較好的衛星微重力水準；二是以與國際接軌的數據管理系統替代原先的程式控制器，使得遙控指令和遙測數據的安排以及改變飛行程式的數據注入都更加靈活；三是增設流體回路的熱控分系統，使衛星回收艙內部的熱能有效排到星外，以確保生物樣品的溫度環境。

　　致力於發現和驗證新的空間現象和規律的空間科學，已經成為航太大國競相發展和佔領的科技制高點。實踐十號能否揭開重力的面紗，幫助中國科學家們發現物理和生命的本質奧秘？讓我們關注它接下來半個月的太空之旅吧！