45年前的今天,中国首颗返回式卫星成功回收
1960年8月,美国总统艾森豪威尔在例行的记者招待会上自豪地宣布:
美国成功回收了一面由“发现者13号”卫星带往太空飞行后返回的美国国旗。
然而,“发现者”并非艾森豪威尔所说的一项对太空环境的科研项目,而是一项绝密的间谍卫星计划。发射这些卫星并不是为了送美国国旗上一趟太空,而是拍摄并送回有关苏联的照片。

从那以后,返回式卫星成为了美苏在高科技领域争夺的“制高点”,并成为争夺空间霸权、进行战略侦察、获取各种情报的主要手段。
为了打破超级大国对这项技术的垄断地位,我国在研制“东方红一号”时,就开始了对返回式卫星及其所需的姿态控制等项目的攻关。
历经5年研制,1975年11月26日11时30分,长征二号运载火箭在酒泉卫星发射中心准时点火,将我国首颗返回式卫星送入预定轨道。按照计划,卫星在太空飞行3天后,将由西安卫星测控中心控制返回地面并实施回收,如果能顺利实现回收,这又将是中国航天跨越式发展的一个意义重大的里程碑。

然而,从美国“发现者13号”之前的12位“前辈”就可以看出,让卫星完成一次有去有回的旅行并非易事。这不仅要求卫星在运行和返回中必须保持高精度的运行姿态,星上所有仪器都必须准确无误地按程序工作,更要求地面对其保持高精度的测控及安全可靠的回收,稍有失误,都将造成极其严重的后果。
这对于此前从未有过卫星回收经验,一切都得从零开始的中国“牧星人”而言,简直就是不可能完成的任务。
卫星刚刚上天,而回收准备工作却早已准备就绪。在内蒙巴丹吉林沙漠深处,西安中心一支负责发出卫星仪器舱和回收舱分离指令的活动测控分队已经枕戈待旦4个月,他们深入沙漠就是为了替卫星抢出几分钟的时间。

在四川遂宁的卫星预定回收区,中心测量回收部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,国家调动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。
而在秦岭深处的西安卫星测控中心测控大厅,轨道计算组组长祁思禹正亲自带领精明强干的地面指控团队紧紧盯着遥测数据。
在任务前期,祁思禹承担着研制返回式卫星回收控制计算方案及编制回收实战软件工作,对卫星回收控制计算十分熟悉。但让谁也想不到的是,卫星在轨运行仅数圈,遥测数据显示,卫星上的气源曲线正在陡然下降。卫星上的气源瓶是专门为保障卫星运行3天自带的,而且,地面对卫星的姿态控制也要靠这种气源压力来实现。
如果按曲线的耗压量计算,卫星运行不到3天就没气压了,更严重的是,卫星姿态无法调整,也就意味着无法返回地面。
“要不要提前回收?”
“如果该提前回收却不及时回收,卫星掉到国外,问题可就大了!”
……
众人七嘴八舌,祁思禹同样烦躁不安。

就在这时,钱学森赶到了。
告诉我,卫星到底还能坚持几天?
钱学森迫不及待地问祁思禹。
星上能够坚持,不用提前回收。
祁思禹胸有成竹。
话说出来很容易,可这不是充英雄拍胸脯的时候,科学讲究的是严谨可靠,必须有充足的理由作支撑。钱学森盯着祁思禹问道:
你敢担保什么时候能回来吗?凭的是什么?
年仅40岁却已经顶着一头白发的祁思禹解释道:
从气压曲线下降的情况分析,后面几圈的下降有减少的走向,我们认为这是卫星在调整姿态时发生的现象,这种情况可以通过指令控制卫星,并使气压继续维持下去。

果然,第一天过去了,卫星一切正常;第二天过去了,卫星依旧平安。
不过,当卫星将要启动返回阶段时,还是出现了真正的险情:当西安卫星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”,一个判断要发出指令,一个判断必须切断指令。
此时卫星的速度接近每秒7千米,如果在时间上相差5秒落点就会偏差40公里,而返回点的速度方向角如果偏差1度,落点航程就会偏差300公里。而此时距离卫星飞出中国上空,脱离观测范围只剩15秒时间了。如果控制指令来不及发出,卫星返回舱就可能落入其他国家,后果不堪设想。
1959年4月13日,美国回收“发现者2号”卫星时,由于弹射指令过早下达,返回舱内胶卷落入挪威境内,在国际上掀起轩然大波。
关键时刻,手里拿着一摞计算结果的祁思禹来不及绕门冲进指挥大厅,干脆破窗而入,大喊一声:
发!
29日中午,贵州六枝营盘公社一家煤矿上的4名矿工正坐在井口闲聊,突然间,一个圆乎乎的大家伙擦着头皮从天而降。“刷啦啦”一声,一棵大松树巨大的树冠随即被它一扫而光,接着蹦落在了地上。

“天外来客”的消息很快一级一级报了上去,测量回收部火速赶往卫星落点对返回舱实施了回收。
赶到现场,大家才发现,由于返回式卫星裙部被高温损坏,再入段没有打开减速伞,650千克的返回舱已经被摔得凹凸不平,卫星里面的许多零部件都被甩了出去。可当测量回收部赶到时,他们惊喜地发现,由于大树的缓冲,返回舱并没有摔坏,所有胶片完好无损!
在北京,叶剑英边高兴地看着卫星拍摄的照片,边对大家说:
偏远了400多公里没什么要紧嘛。我们第一次回收卫星,能落在中国大地上就是胜利!
自此,中国成为继美国和苏联之后第三个成功回收卫星的国家,并且创造了卫星回收一次成功的奇迹。此后的30多年里,西安卫星测控中心成功实施了23颗返回式卫星、11艘神舟飞船以及嫦娥五号T1试验器的测控回收任务,回收成功率保持100%。而落点精度由最初的400公里开外,精确到10公里、2公里、1公里……到神舟七号任务时,返回舱落点预报结果与实测只差374米。



作者 | 吕炳宏