中國返回式遙感衛星

返回式衛星指在軌道上完成任務後，有部分結構會返回地面的人造衛星。返回式衛星最基本的用途是照相偵察。早期由於技術所限，必需利用底片才能拍攝高清晰度的照片，因此必需讓衛星帶同底片或用回收筒將底片送回地面進行沖洗和分析。現在由於可從衛星上直接傳送影像數據到地面，返回式衛星的功能又演變為進行需要回收實驗品的空間試驗室。

中國返回式衛星在低地球軌道上運行，採用三軸穩定方式控制衛星姿態，主要用於國土普查。儀器艙攜帶一台可見光地物相機和一台星相機，可見光地物相機用於對地攝影，獲取地球遙感資料；恆星相機用於對天空攝影，以確定對地攝影時刻的姿態。衛星在完成攝影任務後，裝有地物相機膠片和恆星相機膠片的片盒隨返回艙一起在預定地區回收。

基本介紹

• 中文名：中國返回式遙感衛星
• 外文名：returnable remote sensing satellite
• 首顆發射時間：1975年11月26日
• 首顆回收時間：1975年11月29日

簡介

返回式衛星指在軌道上完成任務後，有部分結構會返回地面的人造衛星。返回式衛星最基本的用途是照相偵察。比起航空照片，衛星照片的視野更廣闊、效率更高。早期由於技術所限，必需利用底片才能拍攝高清晰度的照片，因此必需讓衛星帶同底片或用回收筒將底片送回地面進行沖洗和分析。各個航天大國都曾利用返回式衛星作軍事偵察及國土普查用途。現在由於可從衛星上直接傳送影像數據到地面，返回式衛星的功能又演變為進行需要回收實驗品的空間試驗室。

2015年11月29日是中國第一顆返回式衛星成功回收40周年紀念日。從20世紀70年代以來共研製了6種型號，完成了24次發射，成功回收22次。返回式衛星是中國航天遙感事業的開拓者，在傳輸式遙感衛星未發展之前的二十多年裡，中國國產的航天遙感資料都來自於返回式衛星。中國的返回式衛星的遙感資料主要套用於國土資源普查、大地測量等方面；在城鄉規劃、水利建設、地質資源勘探、河流海岸監測、考古以及太空育種等眾多領域發揮了重要作用；另外，還進行了大量的搭載科學試驗，取得了豐碩成果，獲得了明顯的經濟效益和社會效益。

中國第一顆返回式衛星

返回式衛星0號(FSW-0)是我國第一代國土普查衛星，於1975年11月26日發射入軌，29日返回。中國的首顆返回式衛星的成功回收，使中國成為繼美國、前蘇聯之後世界上第三個掌握返回式衛星技術的國家。為掌握這項技術，美國曾耗費了12顆衛星失敗的高昂代價，前蘇聯也同樣經歷了13次失敗才成功。

中國返回式遙感衛星型號

迄今為止，返回式衛星是中國發射次數最多的一種衛星，創造了巨大的社會效益和經濟效益。為了適應有效載荷的變化，先後對返回式衛星平台進行了多次改進，不僅有效載荷的質量有所增加，衛星的在軌時間也大幅度延長。先後研製並發射了FSW-0、FSW-1、 FSW-2、FSW-3、 FSW-4五種型號的返回式衛星以及實踐8號育種衛星，掌握了返回式衛星的總體設計、製造、防熱、大型試驗、衛星發射、跟蹤測控和衛星回收等各種關鍵技術，後續型號充分繼承和吸收了前面型號的成功經驗和成熟技術。

① FSW-0：第一代返回式國土普查衛星，共進行了10次發射，9次發射並成功回收。取得了衛星製造、衛星發射、跟蹤測控和衛星回收的技術發展。

② FSW-1：第一代返回式攝影測繪衛星，共進行 5次發射，4次成功回收。該型號在計算機控制技術、艙壓控制等方面有比較大的進步，衛星飛行時間增加到8天。

實踐八號

③ FSW-2：第二代返回式國土普查衛星，共進行3次發射，3次成功回收。飛行時間15天。

④ FSW-3：第二代返回式攝影測繪衛星，共進行了3次發射，3次成功回收。飛行時間18天。

⑤ FSW-4：返回式國土詳查衛星，共進行了2次發射，2次成功回收。飛行時間27天。

⑥ SJ-8：實踐八號育種衛星，進行空間誘變育種和空間微重力科學實驗。

分系統簡述

FSW-0和FSW-1具有相同的外形，其形狀為羽毛球狀的鈍頭截錐體，最大直徑為2200毫米，總長為3144毫米，頭部半錐角為10度，由儀器艙和回收艙組成。FSW-2的外形與FSW-1相差較大，相當於在原0號和1號的結構底部增加了1個高1500毫米、直徑2200毫米的圓柱段。其總長為4644毫米，最大直徑為2200毫米。

FSW-1

FSW-0有11個分系統：有效載荷、結構、熱控、姿控、程控、遙測、遙控、跟蹤、天線、回收以及電源分系統。而FSW-1和FSW-2增加了一個壓力控制分系統。

有效載荷

我國返回式衛星的有效載荷都是膠片型可見光遙感相機。衛星發射前裝有一定數量的膠片，發射入軌後通過星上的程式裝置或地面遙控使相機對地開機照相，按計畫的攝影區域，獲取地物目標信息。衛星完成全部攝影任務後，返回艙脫離運行軌道，帶若攝影膠片返回地面。套用系統將攝影膠片沖洗處理後，獲得地面景物的照片。

結構分系統

FSW-0和FSW-1的結構分系統主要由2個艙段結構組成。儀器艙殼體為鋁合金金屬結構，艙內主要安裝照相機及在軌工作的儀器。儀器艙其有良好的密封性，可以滿足照相機在軌工作的壓力環填。回收艙內襯為鋁合金，外部為耐高溫的燒蝕材料。回收艙在再入大氣過程中，由於嚴重的氣動加熱會產生高溫，外部的燒蝕材料一邊燒蝕一邊將熱量帶走，從而保證艙體不會燒毀，並且內部有合適的環境溫度。儀器艙和回收艙用爆炸螺栓相連線，在需要分離時，通過電控引爆使兩艙分離。FSW-2由3個艙段組成：儀器艙、制動艙和回收艙。其材料和艙段連線方式與前兩個型號相仿。

熱控分系統

熱控分系統利用保溫與散熱等不同的措施，保證星上設備有合適的工作環境。衛星在運行過程中，向陽面溫度高，背陰面溫度低，返回式衛星的這種溫差可以達到200攝氏度。另外，用電功耗大的儀器會發熱，需要將熱量散發出去，處於低溫環境的設備需要保溫或加溫，這些都要靠熱控措施來解決。返回式衛星的熱控措施和其它的衛星一樣，有被動熱控和主動熱控之分。被動熱控就是為被控設備選擇合適的表面塗層或隔熱保溫材料進行保溫，或用散熱好的材料散熱。而主動熱控則是以電控方法採用加熱或通風的辦法達到升溫或降溫的目的。FSW-0採取被動熱控措施，1號和2號採用被動熱控與主動熱控相結合的方式，以保證星上設備具有正常的溫度環境。

姿控分系統

返回式衛星的控制分系統共有姿態控制和軌道維持兩方面的功能，姿態控制是對地定向三軸穩定系統、可以滿足有效載荷對地攝影的姿態要求，還用於給出返回前的姿態基準。它用陀螺和紅外地球敏感器作姿態測量部件，用冷氣噴氣系統作執行機構來完成控制功能，2號增加了軌控發動機，作為長時間飛行的軌道維持手段。

程控分系統

程控分系統的主要功能是產生程式控制指令，控制照相機和其他需定期開關機的設備。

遙測分系統

遙測分系統的功能是採集星上數據，經編碼、調製後，由射頻傳到地面站、經地面接收解調和處理後。得到所需的衛星工程數據。

遙控分系統

遙控分系統的功能是接收地面傳送的指令信息，收到後向星上其他設備發出指令。控制星上設備的開關機和狀態變化。1號和2號返回式衛星的遙控分系統增加了數據注入的功能。星上姿控、程控、遙控等分系統使用計算機或微處理器，加上遙控分系統的數據注入功能，地面就可以方便地用數據注人的辦法修改衛星的飛行程式。這對於需要根據天氣情況開機照相的遙感任務來說，是非常重要的。

跟蹤分系統

跟蹤分系統的功能是完成地而跟蹤和軌道測量。星上裝有雙頻測速和雷達測距設備，地面和星上設備相互配合測出衛星到地面站的距離與方位，經計算得到衛星的軌道數據。

回收分系統

回收分系統的功能是保證衛星的安全著陸。當衛星完成在軌攝影和科學試臉任務後。由姿控系統調整好衛星姿態，返回艙和儀器艙分離。分離時刻作為時間零點，回收分系統由此開始執行衛星的回收程式，發出一系列指令，如制動火箭點火、無線電設備開機、降落傘開傘等。使返回艙離開運行軌道飛向地球，到一定的高度打開降落傘，最後軟著陸。

電源分系統

電源分系統包括電池，電源變換器和配電器及電纜等設備。其功能是為其他設備供電和配電。使星上設備能正常工作。電源分系統採用的電池為鋅銀化學蓄電池。

壓控分系統

1號和2號返回式衛星增加了壓控分系統。其功能是控制密封艙的壓力力，以滿足相機工作的壓力環境要求。

衛星運行程式

返回式衛星從發射到返回地面的飛行程式大致為：

1、運載火箭點火，運載火筋完成主動段飛行，將衛星送到預定的軌道；衛星和運載火箭分離、衛星入軌；星箭分離開關啟動姿控。程控系統工作。

2、按預定計畫，由程控指令開機。對預定地面地區照相或進行其它科學試驗。

3、衛星完成照相和其它試臉任務後實施返回。返回時首先將衛星調整到返回姿態，兩艙分離，制動火箭點火，返回艙脫離運行軌道，衛星以一定的再入速度飛向地球。在通過稠密大氣層前，FSW-2要拋掉含有制動火箭的制動艙，而FSW-0、1則在進入稠密大氣層後速度減到一定值時再拋掉制動火箭和返回艙大底。

4、當回收艙到達一定高度時降落傘開始工作。開傘前無線電設備開機、地面接收無線電信號並跟蹤目標。直到回收艙降落地面。回收人員到達現場將艙體收回，完成一次衛星的飛行任務。

創新特點

留軌試驗

中國用返回式衛星進行衛星留軌試驗是個創新。一般情況下，儀器艙在與返回艙分離後，繼續留在原來的軌道上飛行，成為無用的太空垃圾。其軌道逐漸衰減，直至墜人稠密大氣層焚毀。衛星留軌試驗是指在儀器艙分離後，利用它本身的全姿態捕獲功能，將儀器艙恢復正常的運行姿態，成為一顆新的技術試驗衛星。這樣就可以在上面進行一系列科學技術試驗，特別是那些不宜在衛星正常運行情況下進行的故障模式試驗，從而變廢為寶。

一星多用，搭載試驗

在完成對地觀測的大前提下，在 FSW-2上以搭載的形式進行了一些科學試驗。在3顆FSW-2上進行的兩類搭載試驗都取得了成功，達到一星多用、多方受益的預期目的。第三顆返回式衛星2號搭載的有效載荷總質量達到了265kg，相當於發射了一顆小型科學技術試驗衛星。中國的返回式衛星還為多家外國公司提供了搭載服務。

平台擴展性好

FSW-3 , FSW-4和“實踐八號”衛星能夠快、好、省地研製出來並圓滿地完成飛行任務，其重要的原因就是利用了公用平台技術。衛星的主要結構部件、返回艙的氣動外形以及控制、返回、程控、壓控、遙測、遙控等分系統都具有非常好的繼承性。在繼承成熟技術的基礎上，這些分系統又都有技術上的進步。