1975年11月26日,中國發射了第一顆遙感返回式衛星,并在三天后成功回收了這顆衛星。自此,中國成為了世界上第三個掌握衛星返回技術和回收技術的國家。
返回技術和返回式衛星是為了適應航天活動的需要而發展的。人類探索太空的活動大致分為兩大類:第一類是探索和了解外層空間的活動;另一類是開發和利用外層空間資源的活動。在探索和了解外層空間的活動中,需要獲得盡量多的空間信息,而在航天活動早期,由于無線電傳輸技術受時代所限,多采用將信息存貯于信息載體(膠片、磁帶等)上,并把信息載體送回地面以重現信息,這就要依靠返回技術和返回式衛星。從開發和利用外層空間資源的角度看,需要獲取空間樣品或者把空間試驗物帶回地面供分析研究,因此,返回式衛星也在其中起著先鋒作用。一個國家如果不發展和掌握回收技術,它在航天活動的很多方面就會受到限制,也很難成為航天強國。
1957年10月蘇聯成功發射了第一顆人造衛星后,外層空間價值空前提高。為了盡快地從航天活動中獲得利益,利用外層空間高速、高位置資源和在軌不受國界約束的優越條件,美國和蘇聯都把突破返回技術和研制返回式衛星作為發展的重點。美國在歷經多次失敗后,終于在1960年8月成功地從近地軌道上回收了“發現者”號衛星的返回艙。同一時期,蘇聯也成功地從近地軌道上回收了“斯普特尼克”5號載有生物的返回艙。兩個超級大國先后取得的成功給中國的航天人帶來了壓力和動力,返回式衛星的研究立即被提上了日程。
返回式衛星的關鍵技術主要有兩個,一個是回收系統的設計,另一個是衛星遙感相機的研制。這兩個任務最終都落在了北京空間機電研究所科研團隊的肩上。
返回式衛星的回收方案一般有三種,分別是整星制動回收、返回艙制動回收和膠片暗盒彈射回收。由于當時我國的技術基礎薄弱,經濟實力不強,因此技術相對簡單、銜接性好、風險較小、成本較低的返回艙制動回收是最佳方案。按照這個方案,把衛星分為返回艙和儀器艙兩個艙段。儀器艙內裝載相機等有效載荷,返回艙內裝載膠片片盒和回收分系統。衛星完成攝影任務后,將攜帶膠片片盒的返回艙以彈道式再入方式返回地面,并用降落傘予以回收,儀器艙則留在空間軌道上運行。北京空間機電研究所的研究人員在探空火箭技術的基礎上,進深山,入戈壁,開展了一次次空投試驗、地面和風洞試驗,最終成功解決了降落傘強度、開傘可靠性等難題,從而奠定了我國返回式衛星高可靠回收的基石。
另一個難點是衛星遙感相機的研制。由于我國的首顆返回式衛星主要用于國土普查,為了獲得精準的對地觀測資料,就必須賦予衛星一雙“火眼金睛”—我國的第一代膠片型航天光學遙感相機,它能清晰地分辨出公路、碼頭等目標。航天光學遙感相機是集光學、精密機械、電子學、熱控和航天技術于一體的精密光學儀器,技術難度非常大。對于遙感相機的研制,可謂是一無設計基礎、二無圖紙資料借鑒,艱難的條件激發了北京空間機電研究所研究人員滿腔的創新激情,大家通過反復分析試驗、大膽嘗試新技術,突破了棱鏡掃描式可見光全景相機和恒星相機研制的多個技術堡壘,實現了我國第一代對地觀測相機的成功應用,使我國首顆返回式衛星獲得了大量的觀測資料。

我國的第一顆返回式衛星在低軌道運行,在軌停留時間3天,裝載60千克膠片,側擺角90°,這些指標都優于美國的第一顆返回式衛星“發現者”14號。迄今為止,返回式衛星已經成為我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。
我國第一顆返回式衛星發射成功具有巨大的意義,包括培養了衛星研發團隊、掌握了衛星研制規律、帶動了衛星相關產業的發展、也為后續衛星的研制打下了堅實基礎。如今,基于高端回收技術的“神舟”飛船的一次次成功發射已經讓我國成為了名副其實的航天大國。這都源于幾代航天人不懈的努力和執著的追求,相信在未來的日子里,我們在航天領域的成就將會繼續吸引全世界的目光。 (姚丁楊)