中國第一顆人造地球衛星“東方紅一號”誕生記
2020年04月13日18:23

  來源:中國航天日微信公眾號

  1970年的4月24日,中國自主研製的第一顆人造地球衛星“東方紅一號”發射成功,伴隨著幾代人成長的《東方紅》樂曲傳遍世界,中國人從此打開了通向太空的大門。50年來,在邁向航天強國的征程中,“東方紅一號”已不僅僅是一顆衛星的名字,它更多地凝聚著一個民族厚重的精神,承載起了一個國家的榮譽。如今,東方紅一號衛星成功發射的日子,成為了“中國航天日”!

  我們的衛星叫“東方紅”

  1964年,在全國各族人民的共同努力下,終於戰勝了三年自然災害,我國的經濟形勢開始好轉。這年10月,人造衛星倡導者之一的趙九章赴西北基地參加導彈發射試驗。東風二號彈道導彈的試驗成功,讓他信心倍增。他經過分析比較,得出一個結論,根據現有運載火箭的條件,完全可以把人造衛星的研製提上日程了。12月27日,第三屆全國人大會議在北京召開。毛澤東、周恩來等中央領導悉數到會。會議期間,趙九章特意致信周恩來,並提交了一份“開展衛星研製工作的建議”。幾天后,錢學森也給聶榮臻寫信,認為可以考慮放衛星的問題了。不久後,周恩來就批準了這一方案。

“東方紅一號”衛星內部結構
“東方紅一號”衛星內部結構

  1965年5月,中央專委做出決定,由中國科學院負責衛星的工程總體設計和技術抓總工作。7月1日,中科院受國防科委的委託,向中央專委呈報了《關於發展我國人造衛星工作的規劃方案建議》,就發射人造衛星的主要目的、十年奮鬥目標和發展步驟、第一顆人造衛星可供選擇的3個方案、衛星軌道選擇和地面觀測網的建立、重要建議和措施等問題作了詳細的論述。8月2日,中央專委召開會議,正式批準了這個規劃方案,衛星研製工作正式立項。這次會議重要的一項議題就是明確衛星研製的基本方向和路徑。這是一顆科學探測試驗衛星,任務是發展我國對地觀測、通信廣播、氣象等領域的經驗,擴展設計數據,發射時間定在1970年。會議還未結束時,宣佈在中國科學院設立一個代號“651”的衛星設計院,原來代號“581”的任務改稱為“651”任務。

“東方紅一號”衛星做離心力實驗
“東方紅一號”衛星做離心力實驗

  這次會議提出的衛星總體技術方案通俗地概括為“上得去、抓得住、聽得見、看得見”。這十二個字看起來簡單,執行起來難度卻非常之大。

  “抓得住”是指衛星發射後,不管氣象情況如何,都能對衛星進行跟蹤測量。

  當時,雖然光學觀測技術比較成熟,但由於光學觀測受到日照條件、天氣陰晴變化和衛星亮度等級的限製,不宜作為主要跟蹤手段,而無線電觀測可以在全天候下工作。因而,測量方式以無線電觀測為主,光學觀測為輔。當時可供選擇的無線電設備有單脈衝雷達、比相干涉儀、多普勒測速儀。用前兩種設備測軌方法比較成熟,但造價昂貴,對地面建站要求高;多普勒測速儀造價低廉,但對跟蹤精度和計算方法無把握。為了摸清情況,中國科學院專門組織專家進行了模擬計算,最終採用了測控專家陳芳允提出的跟蹤測軌方案。

  “看得見”,是指在地球上人們能用肉眼看見衛星。

  衛星的直徑只有1米,為了“看得見”,技術人員把衛星外形設計成由72面體組成的一個球體,為的是讓衛星在軌運行時能夠產生不斷閃爍的效果,這樣在地面比較容易觀測。

  “聽得到”是說要能用一般的收音機收聽到衛星發送的聲音。

  蘇聯第一顆人造衛星的呼叫信號是滴滴答答的電報碼,遙測信號是間斷的。有專家建議,中國要超過蘇聯,就必鬚髮射一個連續的信號,而且要有中國特色,建議播送《東方紅》樂曲。《東方紅》是一首誕生於20世紀30年代的陝甘寧邊區,抒發了人民群眾擁護共產黨、翻身求解放,建立新中國的豪邁之情。隨著60年代大型音樂舞蹈史詩《東方紅》的誕生,這首歌隨之紅遍全國,成為紅色中國的象徵。對於如何產生《東方紅》樂音,專家們提出過幾種方案,經過比較,決定採用可靠性高、工作壽命長、消耗功率小、樂音悅耳嘹喨的電子音樂,採用電子線路產生模擬鋁板琴聲奏出。

裝配“東方紅一號衛星”音樂設備
裝配“東方紅一號衛星”音樂設備
“東方紅一號”衛星做振動力學實驗
“東方紅一號”衛星做振動力學實驗

  這次長達42天的會議過後,中央專委組建了651設計院和701工程處。前者負責衛星本體的設計研製和總體協調;後者負責地面跟蹤台站的總體設計和籌建。衛星本體、各分系統、地面台站選點等工作全面鋪開,另外,在全國各地安排落實了近200個預研和試製項目,大到分系統、小到元部件,衛星的研製工作全面開始。1967年12月,國防科委審定了總體方案和各分系統方案,正式命名中國第一顆人造衛星為“東方紅一號”。1968年1月,國家正式批準了研製任務書。

  按照總體設計方案,“東方紅一號”將由七機部研製的長征一號運載火箭來發射。1965年10月,上海機電設計院從上海搬遷到北京,成為七機部第八設計院,開始長征一號的總體方案論證。王希季作為上海機電設計院的總工程師,承擔了研製的重任。王希季和大家有一個共識:發射衛星與發射導彈所需要的火箭加速器是一回事。鑒於當時彈道導彈已經研製成功,中央決定將現有的“東風”系列導彈改裝成衛星運載火箭。但是,經過論證,“東風”系列導彈並不能直接改裝成衛星運載火箭。於是,王希季又提出另外一個方案:以中程液體推進器導彈為第一級和第二級,再研製一個固體推進劑火箭作為第三級的運載火箭。簡單地說,就是把探空火箭技術和導彈技術相結合,來研製長征一號運載火箭。在楊南生等專家的配合下,王希季他們將地地導彈與探空火箭、液體推進劑導彈和固體推進劑火箭結合,用T—7探空火箭加上一級固體火箭,再在箭頭上安裝長征一號第三級火箭點火裝置,組成一枚技術試驗火箭,證明了固體火箭可以在320公里高度可靠點火。緊接著,王希季和楊南生聯手合作,最終完成了在400公里橢圓軌道70度傾角時運載能力達到300公斤的設計方案,並研製了玻璃鋼大噴管等一系列關鍵部件。

搭載發射“東方紅一號”衛星長征一號運載火箭
搭載發射“東方紅一號”衛星長征一號運載火箭

  衛星設計方面,錢驥等專家也很快拿出了初步設計方案。按照原定的方案,衛星應當是一枚科學探測衛星,除了要播放《東方紅》之外,還要裝姿態控製系統和多項科學探測儀器。但在研製過程中,技術人員發現這些系統和儀器非常複雜,難以協調。於是,他們又提出了另一種簡便的方案,按照工程衛星來設計,只安裝《東方紅》的樂音裝備,不裝探測儀器。只要衛星上天,能播放音樂,就說明中國已掌握了火箭、衛星、測控、發射、地面環境等一整套衛星工程技術,任務就算成功。這樣,以後再上科學探測儀器就不難了。最初,這一方案很多老專家並不同意。無奈之下,錢學森親自上門做工作,向他們解釋,這不是廢除原方案,而是把原方案分為兩步,先用最短的時間實現衛星上天,再在此基礎上發射科學探測衛星。錢學森真誠的態度最終說服了大家。共識達成之後,在孫家棟的帶領下,科研人員對原方案做了大膽的簡化。

錢學森在協調技術工作
錢學森在協調技術工作
孫家棟組織指揮“東方紅一號”衛星研製工作
孫家棟組織指揮“東方紅一號”衛星研製工作
“東方紅一號”衛星總裝
“東方紅一號”衛星總裝

  發送《東方紅》樂音,採用1台發射機交替發送《東方紅》樂音。不過,要讓普通收音機直接收聽到衛星播發的《東方紅》樂音,需在衛星上安裝大功率發射機,但那將使衛星的重量超過1噸,這對於當時中國火箭的運載能力來說顯然是做不到的。東方紅一號最終選擇了一段40秒《東方紅》的樂曲,用可靠性高、工作壽命長、消耗功率小、樂音悅耳嘹喨的電子音樂播放。事實上,當時的人們並沒有直接聽到衛星發回的聲音,而是由衛星發射信號,經過大型地面站接收後,再通過中央人民廣播電台轉播的辦法來實現。

  毛澤東稱他們是“放衛星的人”

  正當東方紅一號衛星研製緊鑼密鼓地進行時,1966年,“文化大革命”爆發,651衛星設計院院長趙九章被打倒。1968年10月,他不堪受辱服藥自盡,噩耗傳來,不僅震撼了正在從事衛星研製的專家和科研工作者們,也讓周恩來焦急萬分,親臨工程研製一線,竭盡全力排除“文革”帶來的種種干擾。為避免“文革”狂潮的衝擊,周恩來特意安排將空間技術研究院列入部隊編製,研製人員都穿上了軍裝。周恩來在中央專委會議上定調:“651總抓由國防科委負責,錢學森參加”,“由錢學森負責衛星、運載火箭和地面系統三個方面總的技術協調和組織實施工作”。1968年2月20日,劃歸國防科委建製的中國空間技術研究院宣告成立,錢學森被任命為首任院長。中科院的研製隊伍5000多人、試驗基地、科研設施、工廠,以及研製任務本身,全部移交國防科委新成立的研究院管理。研究院成立後,周恩來當著眾人的面對錢學森說,你是技術總管,任務就交給你了!

  思考東方紅一號衛星的研製工作時,錢學森首先考慮的是要建立一個衛星總體設計部,加速衛星工程的實施。可由誰擔任衛星總體設計部的領導呢?錢學森的目光鎖定在了年僅37歲的導彈總體設計部副主任孫家棟身上。

  孫家棟年少時的夢想是當一個土木建築師,後來在一個偶然的機會參了軍,去蘇聯茹科夫斯基空軍工程學院飛機製造專業學習了整整八年。回國後,孫家棟一天飛機製造的工作都沒幹,就被安排從事導彈研究。而正當他打算終身致力於導彈事業時,卻不想又和衛星結了緣。還是在五院研製導彈的時候,錢學森就與孫家棟有不少接觸,這個年輕人的睿智給他留下了深刻的印象,所以,他決定讓這個優秀的年輕人試一試。

  此時,正處在“文革”混亂時期,如何迅速建立起一支衛星的總體設計隊伍,是擺在孫家棟面前一個十分棘手的問題。經過考察、挑選,孫家棟選定了18個人,這便是中國航天史上著名的“航天十八勇士”。他們是:戚發軔、沈振金、韋德森、張福田、彭成榮、尹昌隆、朱福榮、孔祥才、王壯、楊長庚、王大禮、張榮遠、劉澤光、鄭忠琪、林殷定、魯力、王一方、洪玉林。

  當時,趙九章等人已經寫了長達300頁的衛星研究課題,但還沒完全深入。孫家棟翻看著文件,想起了聶榮臻元帥的八字方針“儘量簡單,盡快上天”。為了集中精力保證主要目標,孫家棟決定,凡是和“抓得住、看得見、聽得著”有關的技術都要攻破和確保,無關的、來不及的就不上。按照這個原則,以“上天”為主題,只有30多頁的新方案很快出爐。東方紅一號衛星外形為近擬球體的72面體,直徑約1米,質量為173公斤,採用自旋姿態穩定方式,轉速為120轉/分,利用太陽角計和紅外地平儀測定姿態。衛星儀器艙為圓柱形,安裝在衛星中部。在艙罩與底盤的連接部位裝有密封圈,以保證儀器艙的密封。儀器艙底座是衛星的主要承力結構件,也是衛星與運載火箭連接的重要部件,既能承受衛星自身的重量,又可以在發射時承受運載火箭的推力。

  方案有了,但因為衛星設計方案事關重大,需要中央領導簽字確認後才能真正開始研製。可當時正處在“文革”漩渦之中,領導無人敢拍板。無奈之下,孫家棟親自找到國防科委副主任劉華清,開門見山地說:“這事兒現在就你最有發言權。你懂得簽,不懂也得簽,否則沒法做。”劉華清看著孫家棟堅毅的眼神,二話不說就在方案書上籤了名。

“東方紅一號”衛星安裝天線
“東方紅一號”衛星安裝天線

  拿到“軍令狀”,孫家棟沒有絲毫興奮,相反心裡還相當沉重。蘇、美、法等國衛星紛紛上天已成事實,時不待我。為確保衛星按時上天,孫家棟和戚發軔他們在沒有良好空調和防塵的總裝車間里,裝配調試出一顆正樣衛星;利用容積較小、缺乏太陽模擬器的熱真空室,完成了空間模擬試驗;利用樓頂及自製簡易微波暗室,完成了衛星天線性能試驗。一個個技術難關逐一攻克,可等到組裝衛星的時候,一個“非技術問題”帶來的“技術問題”卻把大家難倒了。各個研製單位都要在自己研製的分系統中鑲嵌毛主席像章,這樣衛星就超重了。這讓孫家棟苦惱不已。一天,孫家棟接到通知,要去人民大會堂向周恩來總理彙報衛星進展情況。是否該如實彙報像章的問題,他想了整整一夜。第二天彙報時,孫家棟決定還是要利用這樣一個難得的機會徵求一下總理的意見。周總理聽後對在場的人說:你們年輕人對毛主席尊重、熱愛是好事,但是大家看看我們人民大會堂這個政治上這麼嚴肅的地方,也不是什麼地方都要掛滿毛主席的像。什麼地方、什麼時候掛都是非常嚴肅的事情。周總理的一番話,終於讓這個棘手難題得到瞭解決。

  1970年3月21日,東方紅一號衛星完成了全部總裝任務。5天后,周恩來批準火箭、衛星正式出廠。4月1日,隨著火車的一聲鳴笛,東方紅一號衛星如期抵達東風基地。4月14日,衛星測試的各項工作已經基本就緒,周恩來再次聽取發射場人員對火箭、衛星情況的彙報。錢學森、任新民、孫家棟、戚發軔、楊南生等專家都參加了這次彙報。周恩來對衛星能不能入軌、入軌後能不能準確地唱響《東方紅》樂曲問得非常仔細。周恩來還躬身趴在地毯上,雙手扶著一幅巨大的世界地圖,對東方紅一號將要飛經的每個外國城市一一查看。他一邊看一邊對研製人員說:“你們要對我國第一顆人造衛星飛經各國首都的時間進行預報,因為到時候能讓外國友人準時看到我國第一顆人造衛星發射的訊息,聽到《東方紅》樂曲,這對第三世界國家的人民來說是個極大的鼓勵。”

  4月1日,裝載著東方紅一號衛星和長征一號運載火箭的專列秘密抵達位於內蒙古額濟納的衛星發射基地。4月17日,火箭和衛星進入2號發射陣地。18日,火箭與衛星開始垂直測試;19日,各分系統測試,一切準備就緒。4月24日15點50分,錢學森在發射場接到了周恩來專門從北京打來的電話。周恩來在電話中說,毛主席已經批準了這次發射任務,希望大家鼓足幹勁,細緻地工作,要一次成功,為祖國爭光!

  21時35分,當倒時計數器上出現“0”字時,發射場地下控製室操作台前的操作員胡世祥果斷地按下了“點火”按鈕。霎時,大漠戈壁地動山搖。10分鍾後,衛星順利進入軌道。21時48分,發射場上空的高音喇叭里傳出測控系統報告:“星箭分離,衛星入軌。”同時,國家廣播事業局報告,收到了我國第一顆衛星播送的《東方紅》樂曲,聲音清晰洪亮。這一天,《東方紅》的樂曲從太空傳到了世界各地,中國成為世界上第五個獨立研製併發射人造地球衛星的國家。

  一天后的傍晚,新華社發佈了一條震驚世界的消息:1970年4月24日,中國成功地發射了第一顆人造衛星,衛星運行軌道的近地點高度439公里、遠地點高度2384公里,軌道平面與地球赤道平面夾角68.5度,繞地球一圈114分鍾。衛星重173公斤,用20.009兆周的頻率播送《東方紅》樂曲……

發射“東方紅一號”衛星誓師大會
發射“東方紅一號”衛星誓師大會
慶祝“東方紅一號”衛星發射成功歡樂場景
慶祝“東方紅一號”衛星發射成功歡樂場景

  這一天,周恩來總理剛剛抵達廣州,參加越南、柬埔寨、老撾三國在中國召開的“印度支那人民最高級會議”。一進會場,周恩來就興奮地對代表們說:“為慶祝這次大會的成功舉行,我帶來一個禮物。昨天晚上,我們國家成功地發射了第一顆人造衛星!”

  喜訊傳遍全國,城鄉一片歡騰。中國人第一次激動地仰望太空,尋找著那顆名叫“東方紅一號”的人造衛星,每個人的臉上都洋溢著作為華夏子孫的自豪和驕傲。

  這一年,距離毛澤東發出“我們也要搞人造衛星”的號召,整整過去了12個年頭。雖說比蘇聯晚了13年,比美國晚了12年,但東方紅一號不僅全部達到了設計要求,而且173公斤的體重比前4個國家發射的第1顆衛星質量總和還要超出29.8公斤,遠遠超過了8.22公斤的美國衛星、83.6公斤的蘇聯衛星的重量,實現了毛澤東“雞蛋那麼大的我們不拋”的夢想。

  東方紅一號衛星的工作壽命是20天,但它實際在太空中工作了28天。1970年5月14日,由於電池耗盡,衛星停止發射信號。但是直到今天,東方紅一號衛星仍在它的軌道上,每一個晴朗的夜空,都有機會看到它閃爍的身影。

“東方紅一號”發射塔
“東方紅一號”發射塔

  此時,新中國的“兩彈一星”偉業宣告完成,中國成為了世界上第五個可以獨立研製和發射人造地球衛星的國家。

  一週後,是1970的“五一”國際勞動節,按照慣例,北京市要在天安門廣場舉行大型的群眾聯歡。東方紅一號衛星遨遊太空,為歡慶70年代的第一個“五一”增添了喜悅的氣氛。傍晚,毛澤東、周恩來特意把錢學森、任新民、戚發軔等參加東方紅一號衛星和長征一號火箭研製及發射的有功之臣請上天安門城樓,和國家領導人一起參加觀禮。錢學森他們登上城樓的時候,周恩來特意把他們介紹給了柬埔寨的西哈努克親王,稱他們是“中國放衛星的人”。

  東方紅一號的發射成功意味著中國具備了進入太空的能力,標誌著一個最早萌發飛天夢想的民族已經敲開了世界航天俱樂部的大門。隨後,中國又陸續發射了自己的返回式衛星、地球靜止通信衛星、載人飛船、空間實驗室……最終成為了能夠與美俄比肩的航天大國。改革開放後,“長征”系列火箭進入了國際商業發射市場,中國逐漸成為引領人類和平利用太空的先鋒。

  2016年3月8日,國務院批準,將東方紅一號衛星的發射紀念日——4月24日,正式確定為“中國航天日”!

  內容來源 | 蘭寧遠,《神劍》雜誌社副主編

  編 輯 | 石磊

  監 製 | 孫揚

關注我們Facebook專頁
    相關新聞
      更多瀏覽