印度掌握返回式卫星技术

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  2007年1月10日,印度用极地卫星运载火箭发射了4颗卫星,其中有一颗返回式卫星名为SRE-1。根据印度空间研究组织的声明,这颗卫星将在太空运行13~30天后返回。
  2007年1月22日,SRE-1按计划返回大气层,溅落在孟加拉湾,印度海军派出船只予以回收。这样,印度成为继美国、苏联/俄罗斯和中国之后第四个掌握返回式卫星的国家。
  
  SRE-1返回式卫星的特色技术
  
  从气动设计来说,SRE-1师承了美国的“发现者”系列卫星,这种形状和弹道导弹的弹头相似,也可以继承印度在导弹研究方面的成果。它采用了钟形气动外形和尾部降落伞返回,和“发现者”的设计几乎一样。





  根据印度空间研究组织发布的消息,SRE-1最主要的任务就是突破返回式技术,掌握航天器再入大气层期间的导航、高超音速气动加热问题。为此SRE-1上采用了隔热瓦技术,是其一大试验重点。
  一般来说,一次性使用的返回式航天器,无论是卫星还是飞船都采用烧蚀材料热防护技术。要多次往返地球的航天飞机等才会使用隔热瓦。SRE-1使用隔热瓦技术是不是有点奢侈呢?印度早在2001年就提出要研制航天飞机,而这正是在为“可重复使用运载器”进行技术积累。从SRE-1返回地面的照片看,其外壳上贴的隔热瓦大致完好。





  最小的返回式卫星
  
  SRE-1卫星的发射质量为550千克,返回质量也是550千克。它是目前世界上发射质量最小的返回式卫星。怎么来看待这两个数字呢?
  SRE-1和美、苏/俄罗斯、中国返回式卫星的最大区别,就是没有携带相机和胶片舱。返回式卫星最初的研制目的,就是从太空中利用高度优势和全球到达优势拍摄照片,然后把胶卷送回地面,用于军事、国民经济和基础测绘等目的。因此一般返回式卫星发射时是一个带有相机、胶卷和其它实验设备的大块头,而返回舱中一般只有胶卷和实验品。苏联曾经研制过把相机也返回地面的型号,但是数量不多。因此,美、苏/俄罗斯、中国返回式卫星的发射质量都很大,而返回舱质量只占发射质量的一小部分。
  印度早在1975年就发射了传输型的地球资源卫星,因此不需要用返回式卫星进行对地观测。所以SRE-1是一个纯粹的空间实验平台。
  
  为什么在海里回收?
  
  在印度之前掌握返回技术的三个国家中,中国和苏联/俄罗斯都是把返回舱降落在陆地上回收;而美国的卫星是在陆地回收,载人飞船却是在海上回收。
  


  有趣的是,美国早期也是在陆地回收的。但是几次回收都失败,甚至还有一个返回舱被苏联人得到了。
  陆地回收和海上回收各有自己的适应性。苏联国土辽阔,中部和东部的人口稀少,很多地方是平坦的千里无人区,在那里回收航天器不用担心误伤地面人员财产的问题;而且苏联拥有技术娴熟、规模庞大的回收部队,配属了相当数量的直升机和专业车辆,很多飞行员都获得过英雄称号,曾经多次在极恶劣天气下强行起飞,执行航天员和返回舱的回收任务。因此,苏联的返回式卫星采用陆地回收方式。
  美国的人口密度相对较大,而且其拥有强大海军,水面舰艇部队、海军航空兵部队和蛙人部队都非常强大,海上作业技术娴熟。因此美国的载人飞船返回时都选择在海上回收,不过出动舰队的代价比较高,美国回收无人的卫星返回舱时也在陆地进行。
  


  印度并没有解释为什么在海里回收SRE-1,但是笔者分析认为,印度国内的交通基础设施比较差,无论是奔赴着陆地点还是把返回舱运回班加罗尔都不容易;印度虽然身为大国,但其国土面积比中、美、苏小得多,且其北部山脉险峻、丛林茂密,适合回收航天器的陆地很有限,对回收弹道的控制要求高。此次SRE-1实验明显没有军方的参与,以印度航天研究组织本身的能力,无法组织起强大高效的回收队伍,无法像中、美、苏那样出动大批军人和车辆、直升机。而SRE-1溅落在孟加拉湾中,搜索和打捞相对容易。
  
  距离载人航天有多远
  
  


  返回式卫星是载人飞船的技术基础之一。只有成熟掌握卫星返回技术,才能解决航天员从太空如何返回的问题。印度在2006年多次表示,要努力突破载人航天技术,而且要超越中国和美、俄并驾齐驱。而SRE-1试验正是其中的重要步骤之一。
  


  但是仅仅拥有返回式卫星技术,距离载人航天技术还相当遥远。载人航天技术需要研制能供航天员在轨生存的飞船,其中要有完备的生命保障技术和舱内仪表照明设施。这些设备的存在,会使飞船的质量远远超过无人的返回式卫星,进而需要更大、更完备的返回设备。即使是功能最简单的苏联“东方”号飞船,其发射质量高达6.17吨,返回质量也达到了2.4吨。
  这就意味着载人飞船要用大推力火箭才能发射。用来发射东方号飞船的东方号火箭起飞推力为267吨,美国发射第一艘“水星”号飞船的宇宙神D运载火箭起飞推力1758.56千牛,而我国发射神舟飞船的长征-2F火箭起飞推力达到600吨。印度目前推力最大的GSLV火箭起飞推力有4628千牛,虽然已经足够发射载人飞船,但迄今只发射成功过3次,技术上还不成熟。
  


  另外载人航天器及其运载火箭的可靠性要求比无人航天器要高得多。任何航天器都有一定的失效概率,我国用来发射返回式卫星的长征2号丁火箭可靠性在90.3%左右,但是长征-2F火箭的可靠性高达97%。为了这几个百分点,我国航天科技人员采取了更换高等级材料、增加备份等多项措施,付出了巨大代价。就国际上而言,发射联盟飞船的俄罗斯联盟号火箭要比同等级的质子号火箭费用高得多。这个数字背后不仅仅是金钱的支出,更是可靠性工程的巨大努力与成就。
  中国从掌握返回式卫星技术到掌握载人航天技术,用去了27年的时间。因此,以印度的科技水平与国力,要想最终掌握自主的载人航天技术,还要经过多年的努力。任何冒进都会带来惨痛的人员伤亡。
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