首顆微重力科學實驗衛星將進行19項科學實驗

4月6日，搭載實踐十號衛星的長征二號丁運載火箭升空。 新華社記者 金立旺攝

實踐十號衛星在軌模擬圖

實踐十號衛星實拍 中國科學院供圖

4月6日凌晨1時38分，我國首顆微重力科學實驗衛星——實踐十號返回式科學實驗衛星（簡稱「實踐十號衛星」）發射升空。此後，實踐十號衛星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。為什麼要發射這顆衛星？這些實驗有哪些科學價值？為保障科學實驗科技人員又做了哪些工作？

在太空營造微重力環境做科學實驗，可揭開重力面紗

實踐十號衛星是我國空間科學先導專項首批科學實驗衛星中唯一的返回式衛星，也是單次開展微重力科學和空間生命科學實驗項目最多的衛星，其主要科學目標是開展空間科學實驗，研究、揭示微重力條件和空間輻射條件下物質運動及生命活動的規律。

科學上講的「微重力」，就是通常說的「失重」。這種環境中有效重力水平極低，僅為地球表面重力的百萬分之一。

實踐十號衛星工程項目首席科學家胡文瑞院士說，地球上發生的許多物理現象，都有重力的原因。微重力環境能觀察到很多地球上不可能出現的獨特現象，在空間材料科學、空間生物技術和空間生命科學等多個研究領域有非常重要的價值。

全世界的科學家們都在嘗試通過各種方式營造微重力環境開展研究，比如「拋物線飛機」「探空火箭」等，這些實驗平台可以提供幾十秒、幾分鐘的微重力環境，但由於時間太短，這些平台都很難進行生命科學實驗。「而實踐十號衛星能實現的微重力水平高，相當於在太空中搭建的一個科學實驗室。」胡文瑞說。

「發射實踐十號衛星，就是要揭開重力這層面紗，發現事物運動發展的真面貌。」中科院國家空間科學中心主任、 空間科學衛星工程常務副總指揮吳季說。

不久的將來，我國要發射載人空間站，為什麼還要發射實踐十號衛星？胡文瑞說，空間站有實驗時間長、有人參與等優勢，但機械干擾和參與重力等可能給實驗結果帶來影響。「實踐十號衛星微重力水平很高，機動性能好。此外，實踐十號返回式衛星雙艙式結構，也可以讓一些比較危險的實驗分開做，這些是在空間站里做不到的。」

19項實驗均為微重力科學和空間生命科學前沿課題

實踐十號衛星總設計壽命為15天。在此期間，衛星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。其中，微重力科學實驗項目10項，空間生命科學實驗項目9項。據介紹，19項科學實驗任務是從200多項申請中精選而出，依照創新性、可行性、必要性等標準篩選，確保每一項都是全新探索，有很強的科學研究價值。

「我們絕不會做別人完成過的實驗，空間科學上重複研究沒有價值。」胡文瑞說，全部實驗項目均為微重力科學和空間生命科學前沿課題，多項科學實驗為國際上首次開展，對於推動我國空間微重力科學和空間生命科學發展具有重要意義。

比如在空間生命科學方面，科研人員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、哺乳動物早期胚胎髮育研究等，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，為未來載人航天的發展提供必要的基礎支撐。

首次引入了流體迴路控溫技術

實踐十號衛星總質量約3400公斤，由有效載荷、結構、熱控等共11個分系統組成。中國航天科技集團第五研究院實踐十號衛星系統總師趙會光介紹，該衛星的形狀和其他衛星相比非常獨特。比如，衛星的星體承擔了整流罩的作用，因此發射過程中不需要整流罩。從外觀看，形狀類似於「彈頭」。同時，由於飛行時間短，衛星主要採用的是化學電池，而沒有採用常見的太陽能帆板這樣的供電方式。

19項實驗在同一個衛星上開展，如何讓多實驗載荷在太空協同工作且互不影響？特別是生命科學項目對整個實驗過程中的溫度要求非常高，如何嚴格控制衛星的發射階段、在軌運行階段和返回階段的溫度？趙會光說，每個實驗環境的物理環境是相對獨立的，避免了相互干擾。同時，科研人員在衛星上首次引入了流體迴路控溫技術，解決了空間材料設備和生命科學實驗設備同處返回艙，溫控要求高的技術難題。

作為我國新一代返回式衛星，在衛星技術方面，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平；二是以與國際接軌的數據管理系統替代原先的程序控制器，使得遙控指令和遙測數據的安排以及改變飛行程序的數據注入都更加靈活；三是增設流體迴路的熱控分系統，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。

航天科技集團第五研究院實踐十號衛星工程總師唐伯昶表示，實踐十號衛星研製成功，將為我國開發出一個專門用於微重力科學和生命科學的實驗平台，使我們國家的空間微重力研究有了新的技術手段。（喻思孌）

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