4月6日，搭载实践十号卫星的长征二号丁运载火箭升空。新华社记者金立旺摄
4月6日凌晨1时38分，我国首颗微重力科学实验卫星——实践十号返回式科学实验卫星(简称“实践十号卫星”)发射升空。此后，实践十号卫星将在轨道上利用太空中微重力等特殊环境完成19项科学实验。为什么要发射这颗卫星？这些实验有哪些科学价值？为保障科学实验科技人员又做了哪些工作？
在太空营造微重力环境做科学实验，可揭开重力面纱
实践十号卫星是我国空间科学先导专项首批科学实验卫星中唯一的返回式卫星，也是单次开展微重力科学和空间生命科学实验项目最多的卫星，其主要科学目标是开展空间科学实验，研究、揭示微重力条件和空间辐射条件下物质运动及生命活动的规律。
科学上讲的“微重力”，就是通常说的“失重”。这种环境中有效重力水平极低，仅为地球表面重力的百万分之一。
实践十号卫星工程项目首席科学家胡文瑞院士说，地球上发生的许多物理现象，都有重力的原因。微重力环境能观察到很多地球上不可能出现的独特现象，在空间材料科学、空间生物技术和空间生命科学等多个研究领域有非常重要的价值。
全世界的科学家们都在尝试通过各种方式营造微重力环境开展研究，比如“抛物线飞机”“探空火箭”等，这些实验平台可以提供几十秒、几分钟的微重力环境，但由于时间太短，这些平台都很难进行生命科学实验。“而实践十号卫星能实现的微重力水平高，相当于在太空中搭建的一个科学实验室。”胡文瑞说。
“发射实践十号卫星，就是要揭开重力这层面纱，发现事物运动发展的真面貌。”中科院国家空间科学中心主任、空间科学卫星工程常务副总指挥吴季说。
不久的将来，我国要发射载人空间站，为什么还要发射实践十号卫星？胡文瑞说，空间站有实验时间长、有人参与等优势，但机械干扰和参与重力等可能给实验结果带来影响。“实践十号卫星微重力水平很高，机动性能好。此外，实践十号返回式卫星双舱式结构，也可以让一些比较危险的实验分开做，这些是在空间站里做不到的。”
实践十号卫星在轨模拟图
19项实验均为微重力科学和空间生命科学前沿课题
实践十号卫星总设计寿命为15天。在此期间，卫星将在轨道上利用太空中微重力等特殊环境，完成19项科学实验。其中，微重力科学实验项目10项，空间生命科学实验项目9项。据介绍，19项科学实验任务是从200多项申请中精选而出，依照创新性、可行性、必要性等标准筛选，确保每一项都是全新探索，有很强的科学研究价值。
“我们绝不会做别人完成过的实验，空间科学上重复研究没有价值。”胡文瑞说，全部实验项目均为微重力科学和空间生命科学前沿课题，多项科学实验为国际上首次开展，对于推动我国空间微重力科学和空间生命科学发展具有重要意义。
比如在空间生命科学方面，科研人员将首次开展微重力条件下的造血干细胞和神经干细胞三维培养研究、哺乳动物早期胚胎发育研究等，为人类疾病的有效预防以及长期空间活动的生殖发育健康和繁衍等提供科学依据，通过揭示空间微重力环境对生命体生理稳态的影响规律及其机理，为未来载人航天的发展提供必要的基础支撑。
实践十号卫星实拍中国科学院供图
首次引入了流体回路控温技术
实践十号卫星总质量约3400公斤，由有效载荷、结构、热控等共11个分系统组成。中国航天科技集团第五研究院实践十号卫星系统总师赵会光介绍，该卫星的形状和其他卫星相比非常独特。比如，卫星的星体承担了整流罩的作用，因此发射过程中不需要整流罩。从外观看，形状类似于“弹头”。同时，由于飞行时间短，卫星主要采用的是化学电池，而没有采用常见的太阳能帆板这样的供电方式。
19项实验在同一个卫星上开展，如何让多实验载荷在太空协同工作且互不影响？特别是生命科学项目对整个实验过程中的温度要求非常高，如何严格控制卫星的发射阶段、在轨运行阶段和返回阶段的温度？赵会光说，每个实验环境的物理环境是相对独立的，避免了相互干扰。同时，科研人员在卫星上首次引入了流体回路控温技术，解决了空间材料设备和生命科学实验设备同处返回舱，温控要求高的技术难题。
作为我国新一代返回式卫星，在卫星技术方面，实践十号卫星实现了三大技术飞跃：一是姿态控制采用小发动机作为推进系统的推力器，可以保证较好的卫星微重力水平；二是以与国际接轨的数据管理系统替代原先的程序控制器，使得遥控指令和遥测数据的安排以及改变飞行程序的数据注入都更加灵活；三是增设流体回路的热控分系统，使卫星回收舱内部的热能有效排到星外，以确保生物样品的温度环境。
航天科技集团第五研究院实践十号卫星工程总师唐伯昶表示，实践十号卫星研制成功，将为我国开发出一个专门用于微重力科学和生命科学的实验平台，使我们国家的空间微重力研究有了新的技术手段。
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