[航天科普]：返回式卫星

返回式卫星，指在轨道上完成任务后，有部分结构会返回地面的人造卫星。返回式卫星最基本的用途是照相侦察。比起航空照片，卫星照片的视野更广阔、效率更高。早期由于技术所限，必须利用底片才能拍摄高清晰度的照片，因此必须让卫星带回底片或用回收舱将底片送回地面进行冲洗和分析。各个航天大国都曾利用返回式卫星作军事侦察及国土普查用途。现在由于可从卫星上直接传送影像数据到地面，返回式卫星的功能又演变为进行需要回收实验品的空间试验室。

通常，卫星发射入轨之后，就在太空执行任务，并不需要返回地面。如通信、导航。气象卫星都是如此。但是有的卫星却需要回到地面，如侦察卫星获得的情报。科学实验卫星携带的实验品等。这就是返回式卫星。研制返回式卫星是卫星发展史上的一个重要突破。

我国是继美俄后，第三个掌握返回式卫星技术的国家，从1975年发射第一颗返回式卫星“尖兵”一号至今，我国已发射了超过14颗（截止到1992年）返回式卫星，搭载了数百个微重力科学实验室，其试验成果已经应用于新材料的研制生产、新药品的制造以及农作物新品种的栽培等方面。在40余年的发展历程中，返回式卫星成为我国发射最多的卫星系列。在实践十号之前，我国共研制了国土普查卫星、摄影测绘卫星、空间育种卫星等合计6种型号、24颗返回式卫星，卫星平台经过了三代跨越。

返回过程

返回过程是卫星顺利从太空返回需要解决一系列复杂的技术难题，这些问题主要包括卫星的调姿、制动、防热、软着陆、标位及寻找等等。

首先，卫星返回之前先要调整飞行状态，即脱离原来的运行轨道。卫星脱离原有轨道的速度叫做再入速度。再入速度与地平线所形成的俯角称为再入角。卫星重返大地对再入角的要求十分严格，一般须在3~ 5度。因为如果太大，卫星将会陡直地进入大气层，会引起较大的空气阻力和摩擦加热；如果太小，则卫星将仍在原轨道上运行，再入速度与再入角都靠一支小型助推火箭来控制。火箭的点火时间、推力方向、推力大小与时间长短都会影响到再入速度和再入角的准确度。这就要求有灵敏而可靠的火箭制动（反椎）发动机。

其次，卫星在降落过程中，要摩擦生热。尤其是当它降到离地面60-70千米时，与大气层摩擦产生大量的热能，使其表面发生燃烧。为此，必须采用适当的防热设施，来保证回收舱在再入大气层时能够维持内部的正常温度。这就需要有特殊的耐高温材料。

再次，卫星返回地面需要很长的运行区间，必须不间断地对卫星进行精确测量和全程跟踪，并根据实测轨道参数对卫星的程序控制数据进行必要的控制和管理，为此就要建立更大范围。更多功能的地面测控网。

最后，卫星降落到离地10~ 20千米时，尽管速度已经大大减小，但仍然有200米/秒左右。如果以这样的速度撞击地面，卫星必然粉身碎骨。因此，必须使用减速伞来再次降低速度。通常先要打开一顶较小的副伞，初步减速；当卫星降落到离地面只有5千米的高度时，再打开主伞，使卫星速度小于10米/秒。降落伞的打开必须非常准时，否则卫星就不能够安全着陆。

除此之外，卫星降落后，还必须能够准确标示出自己的位置，以便于地面人员寻找。标位方法一般有两种：一是在卫星上安装信标机，在离地面20~ 30千米时发出无线电信号，地面收到信号后测定卫星的方位和距离；二是在卫星上安装灯光信标，在着陆时发出强烈的闪光，以引起搜索人员的注意。当地面人员利用这些标位信号发现卫星后，即根据卫星所处的位置，分别采取陆上、海上和空中回收等方式将卫星回收。

我国FSW系列返回式卫星

FSW-1（返回式一号）

是我国研制的第一种返回式卫星型号，主要用途为国土资源普查。采用了棱镜扫描全景相机。获得第一批对地摄影相片，但分辨率较低，且畸变严重。卫星采用模拟式三轴稳定控制系统，但没有轨控系统，因此卫星的轨道衰减较快，留轨时间短，亦影响了返回落点的精度。

主要用途为摄影测绘。相比于要求高分辨率的照相侦察，摄影测绘所需的图像侧重较高的几何精度与较小的畸变，以符合定位与制作地图的要求。因此采用了画幅式大幅面相机，分辨率为10~20米。卫星采用数字式三轴稳定控制系统，但亦没有轨道控制系统。

返回式一号卫星共9颗，返回式一号是我国第一代返回式遥感卫星。返回式一号卫星为可见光遥感卫星，它携带一台全景扫描相机，对预定地区进行摄影，并用一台星相机同时对天空摄影，以测定对地摄影时刻的姿态精度。卫星完成预定摄影任务后，将存放胶片的再入舱，在预定的地区回收。于1975年11月26日发射入轨，29日返回。

FSW-1A（返回式一号甲）

返回式一号甲共5颗，是我国第一代摄影定位卫星。返回式一号甲卫星至今已进行了5次飞行试验，4次获得成功，达到了预期的效果。返回式一号甲卫星由返回舱和仪器舱（包括过渡段）两大部分组成。于1987年9月9日至13日进行了首颗卫星的飞行试验，安全返回。于1988年8月5日至13日成功进行第2颗星的飞行试验，安全返回；1990年10月5日至13日进行第3颗星的飞行试验，安全返回；1992年10月6日至13日进行02批第1颗星的飞行，安全返回。

FSW-1B（返回式一号乙）

返回式一号乙卫星共3颗，返回式一号乙于1992年8月9日首次发射，经16天飞行，于8月25日在四川成功回收。返回式一号乙卫星是我国第二代遥感卫星。摄影分辨率是4m，达到了国际先进水平。

1992年8月9日返回式一号乙第一颗星发射成功，25日在四川潼南回收；1994年7月3日返回式一号乙第二颗星发射成功，18日在四川遂宁地区回收；1996年10月20日返回式一号乙第三颗星发射成功，11月4日在四川遂宁地区回收。

FSW-2（返回式二号）

第二代国土普查及遥感卫星，采用直接扫描式全景相机或称为节点式全景相机，摄影分辨率达4米。并开始利用剩余的载荷能力搭载其它空间试验，卫星采用数字式三轴稳定控制系统，并设有轨道控制系统，能每隔数天调整轨道，因此留轨时间得以延长，返回落点精度亦能提高。

FSW-3（返回式三号）

FSW-3是我国最新的返回式卫星。官方称为返回式科学技术实验卫星。是继FSW-1第一代地图测绘卫星以后的第二代地图测绘卫星。具有遥感信息质量好，测图精度高的特点。

FSW-4（返回式4号）

是继第一代FSW-0和第二代FSW-2国土普查遥感卫星以后的我国第三代国土详查卫星。

SJ-8（“实践”8号返回式航天育种卫星）

SJ-8为一颗航天育种卫星，有用载荷是农作物种子和搭载的科学试验系统。实践8号采用FSW-2卫星平台实行升级设计，除部分分系统和设备性能有所不同外，平台的大部分分系统与设备基本相同。

FSW－0

FSW-0是我国研制的第一种返回式卫星型号，主要用途为国土资源普查。采用了棱镜扫描全景相机。