從首顆人造衛(wèi)星到一箭三星，從無人試驗飛船到航天員太空出艙，從探測器繞月飛行到月球背面軟著陸……中國航天事業(yè)正大步邁向國際最前沿。2020 年，北斗三號有望實現(xiàn)全球組網(wǎng)、火星探測提上日程，中國人認識和探索太空之旅正積蓄力量，向更高目標挺進。

圖為 1970 年初，科研人員在廠房內(nèi)測試東方紅一號衛(wèi)星。國家航天局供圖

　　1970 年 4 月 24 日，中國首枚運載火箭長征一號搭載著中國首顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號成功發(fā)射，中國航天史迎來又一個里程碑，而這也是中國航天日的由來。今天，在第五個中國航天日到來之際，讓我們重溫東方紅一號研制升空的歷史，回顧中國航天事業(yè)從無到有、從小到大的發(fā)展歷程，銘記和弘揚歷久彌新的航天精神。

　　——編者

　　4 月 24 日，第五個中國航天日。這一天，也正是我國第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號進入太空整整 50 周年。

　　1970 年 4 月 24 日，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，隨著我國第一枚運載火箭長征一號發(fā)出轟鳴，東方紅一號衛(wèi)星飛向廣袤無垠的太空。中國從此成為世界上第五個自行研制和發(fā)射人造衛(wèi)星的國家，中國人自此叩開了通往浩瀚宇宙的大門。

　　時至今日，東方紅一號衛(wèi)星仍在圍繞地球飛行。在天氣晴好的日子，許多天文愛好者還會拍攝這顆衛(wèi)星經(jīng)過祖國上空的照片。這些照片所承載的，是一段刻骨銘心而歷久彌新的故事。

　　集中科研力量

　　登上航天舞臺

　　1958 年 5 月，在黨的八大二次會議上，毛澤東主席發(fā)出了“我們也要搞人造衛(wèi)星”的號召。

　　“這個號召宣告了中華民族有信心、有勇氣登上空間活動的舞臺。”時任東方紅一號衛(wèi)星總體設計組副組長潘厚任回憶道。

　　1967 年，我國將第一顆衛(wèi)星命名為東方紅一號，將第一枚運載火箭定名為長征一號。東方紅一號衛(wèi)星屬于科學探測性質(zhì)的試驗衛(wèi)星，外形為近似球體的 72 面體，直徑為 1 米，重 150 公斤，計劃在 1970 年左右發(fā)射。這顆衛(wèi)星的任務，是為中國今后發(fā)展對地觀測、通信廣播、氣象預報等各類應用衛(wèi)星奠定技術和實踐的基礎。

　　1968 年 2 月 20 日，中國空間技術研究院正式宣告成立，錢學森兼任院長，東方紅一號衛(wèi)星便由中國空間技術研究院負責研制。

　　發(fā)射人造地球衛(wèi)星是一項龐大而復雜的系統(tǒng)工程，涉及研制、生產(chǎn)、發(fā)射、測控在內(nèi)的眾多領域。“現(xiàn)在看簡單，但那個年代的工業(yè)水平、科技水平都有差距。”受命領銜研制衛(wèi)星的孫家棟這樣形容。

　　隨著設計方案的不斷修改，東方紅一號衛(wèi)星的重量從起初的 150 公斤增加到 173 公斤，遠超世界前 4 顆衛(wèi)星的總和。要把這么重的衛(wèi)星送入太空，難度可想而知。時任東方紅一號衛(wèi)星技術負責人之一的戚發(fā)軔說，衛(wèi)星還必須達到國家提出的 4 項技術要求，即“上得去、抓得住、聽得著、看得見”。

　　為了完成這項艱巨的任務，科研人員開始了追逐夢想的艱難探索。

　　克服重重困難

　　完成四大目標

　　“上得去、抓得住、聽得著、看得見”，寥寥 12 字概括了東方紅一號衛(wèi)星的總體技術方案和目標，也概括了技術的難度。

　　首先考慮的，是能否“上得去”。按照計劃，東方紅一號衛(wèi)星要在近地點 400 多千米、遠地點 2300 多千米的橢圓軌道上運行。想把衛(wèi)星準確送入軌道，負責搭載衛(wèi)星的運載火箭必須擁有強大的推進能力。

　　專家們提出了一個“兩結合”方案：用中遠程導彈作為第一級和第二級，利用探空火箭技術研制第三級。通過這三級的連續(xù)傳遞，將衛(wèi)星送入預定軌道。在時任火箭技術負責人任新民的帶領下，運載火箭正式進入研制階段，最終實現(xiàn)了導彈技術和探空火箭技術的完美結合，解決了“上得去”的難題，也讓“運載火箭的能力有多大，航天的舞臺就有多大”這句話廣為流傳。

　　想在地面上“抓得住”衛(wèi)星，就要時刻掌握衛(wèi)星在太空中的位置，這需要計算出衛(wèi)星與地面的距離。對比幾種方案后，專家們決定利用多普勒原理——根據(jù)無線電波頻率的變化測出速度，進而測出距離。而這個解決方案卻需要一個特殊的方程式，這對當時的中國科學家來說是一道難題。

　　對此，東方紅一號衛(wèi)星研制人員轉(zhuǎn)變設計思路，重建衛(wèi)星測軌方程式，破解了衛(wèi)星測軌方程式的謎題，最終使衛(wèi)星在太空中的位置可以被隨時監(jiān)測到。

　　接下來，人們將目光集中在了“聽得著”和“看得見”。

　　要讓衛(wèi)星在太空奏響《東方紅》樂曲，這在當時具有很高難度。研制人員以高穩(wěn)定度的 6 個音源振蕩器代替“音鍵”，用程控線路產(chǎn)生的節(jié)拍來控制發(fā)音，經(jīng)過上百次試驗，終于確保東方紅一號奏出了《東方紅》。

　　東方紅一號衛(wèi)星總體組成員胡其正提及，要讓普通收音機接收到衛(wèi)星傳來的樂曲，大家提出了“接力”的辦法。“我們在地面上直接聽不到東方紅一號衛(wèi)星播放的樂曲，需要通過衛(wèi)星的天線發(fā)送、地面站的接收，再由電臺轉(zhuǎn)播。”戚發(fā)軔回憶。

　　最后一道難關就是“看得見”。要想用肉眼就能看到太空中運行的衛(wèi)星，它的亮度必須要從七等星上升到四等星。不僅如此，由于東方紅一號衛(wèi)星的直徑僅有 1 米，也讓“看得見”更加困難。最終，研制人員從折疊傘收縮打開的特點中找到靈感，決定在運載火箭的第三級上安裝一個由高反光亮度的材料制成的、可以在太空中撐開的“觀測體”。由于這個“觀測體”體積巨大，反光亮度極高，人們就可以直接觀察到。

　　解決世界難題

　　創(chuàng)造嶄新紀錄

　　登天之路還有一個繞不開的問題，那就是衛(wèi)星必須經(jīng)受住太空極端溫度變化的考驗。

　　太空中，衛(wèi)星向陽一面溫度可高達 100 多攝氏度，背陽一面的溫度則能降到零下 100 多攝氏度，如何讓衛(wèi)星在太空中保持正常“體溫”，是世界公認的難題。

　　技術人員研制出了一套完整的溫控系統(tǒng)來平衡衛(wèi)星內(nèi)部的溫度，但系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)需要耗費大量的電力，而衛(wèi)星攜帶的電量很有限。最后，科研人員想出了一個溫控系統(tǒng)零耗電方案：利用其他儀器在工作時產(chǎn)生的熱量，幫助衛(wèi)星控制溫度，巧妙解決了耗電大的難題。

　　克服種種困難，衛(wèi)星和運載火箭的研制順利完成。

　　經(jīng)過 4 天 4 夜的旅程，1970 年 2 月，東方紅一號衛(wèi)星和長征一號運載火箭被運往酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心。

　　1970 年 4 月 24 日當天，發(fā)射進入負 8 小時倒計時，“測控信號不穩(wěn)定”這個突如其來的消息，又讓現(xiàn)場的技術人員緊張起來。

　　干擾信號究竟來自哪里？人們將問題源頭鎖定在衛(wèi)星與火箭的連接處。為了溫控要求，火箭和衛(wèi)星連接處有一個鍍鋁的薄膜包著儀器，由于沒有固定好而產(chǎn)生了晃動，導致信號不穩(wěn)。經(jīng)過固定，問題得以解決。此時，天空中的烏云也消失不見，陽光照在運載火箭的身軀上，騰飛的一刻終于到來。

　　準確進入預定地球軌道的東方紅一號衛(wèi)星在軌運行了 24 天，不僅順利通過了太空極端環(huán)境的考驗，也圓滿實現(xiàn)了“上得去、抓得住、聽得著、看得見”的要求。由于東方紅一號重量超過了此前 4 個國家首顆衛(wèi)星的重量總和，也創(chuàng)造了人類航天史上的新紀錄。

　　“通過堅持自力更生、艱苦奮斗，我們攻克了一個個不可能，終于將東方紅一號衛(wèi)星成功送上太空。”戚發(fā)軔說。

　　東方紅一號衛(wèi)星的成功發(fā)射，是 20 世紀震撼世界的重大事件，它宣告著一個東方航天大國的崛起。東方紅一號衛(wèi)星也與核彈、導彈一起，被譽為“兩彈一星”，成為中華民族科技強國戰(zhàn)略的重要標志，載入了中華民族偉大復興的史冊。

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　　讓人熱淚盈眶！20 張老照片回顧東方紅一號研制歲月

　　作者過客

　　出品網(wǎng)易科技《知否》欄目組（公眾號：tech_163）

　　▲1970 年 4 月 24 日，我國自行研制的第一顆人造衛(wèi)星——東方紅一號成功入軌，遨游天際。雄壯的《東方紅》樂曲通過廣播電臺的電波響徹神州大地，中國成為世界上第五個發(fā)射衛(wèi)星的國家。中國航天日到來之際，讓我們通過 20 余張經(jīng)典老照片，回顧東方紅一號從設計到發(fā)射的難忘歲月。

　　▲ 設計：東方紅一號衛(wèi)星外形為近擬球體的 72 面體，直徑約 1 米，質(zhì)量為 173 千克，采用自旋穩(wěn)定姿態(tài)，轉(zhuǎn)速為 120 轉(zhuǎn)/分，利用太陽角計和紅外地平儀測定姿態(tài)。

　　▲ 1957 年 10 月 4 日和 1958 年 1 月 31 日，蘇聯(lián)與美國先后發(fā)射了自己的衛(wèi)星。1958 年 5 月 17 日，毛澤東主席發(fā)話：“我們也要搞人造衛(wèi)星。我們要拋就拋兩萬千克的。也許要從較小的拋起，但像美國那樣只有雞蛋大的，我們不拋！”

　　▲ 1958 年 7 月-8 月間，中國科學院成立“581 組”，組織協(xié)調(diào)衛(wèi)星和火箭探測任務，組長錢學森，副組長趙九章、衛(wèi)一清。從此中國拉開了探索宇宙的序幕。

　　▲ 1965 年 10 月 20 日至 11 月 30 日，北京友誼賓館見證了中國航天史上一場著名的頭腦風暴，這就是“651”會議。在這場長達 42 天的會議上，專家們討論了衛(wèi)星的重量、尺寸、軌道高度、軌道傾角等與新中國首枚衛(wèi)星有關的細節(jié)。

　　▲ 工作人員正在進行衛(wèi)星的調(diào)試工作。失去蘇聯(lián)專家的技術支持之后，中國的科學家可以說是白手起家、排除萬難，將外國人眼中的“不可能”變成了“可能”。

　　▲ 工作人員正在對衛(wèi)星進行測試。當時，中央給第一顆人造衛(wèi)星提出了“上得去、抓得住、聽得見、看得見”四大技術要求。如何測量衛(wèi)星的距離、如何讓《東方紅》在全世界唱響、如何讓全世界用肉眼看到衛(wèi)星成為科研人員的三大難題。

　　▲ 東方紅一號“腰帶框”：衛(wèi)星的零件都是精密部件，特別是衛(wèi)星中間的結構框，是支持衛(wèi)星結構的最重要部件，工藝要求極其嚴格。但“東方紅一號”的制造條件非常簡陋，車間連凈化設備都沒有。外國同行來工廠參觀，都不相信自己的眼睛。

　　▲ 給人造衛(wèi)星加“圍裙”： 由于衛(wèi)星太小，本體的亮度只有六等星左右。所以，專家們做了一條聚酰亞胺綢“圍裙”，把第三級火箭包起來，表面鍍上鋁?；鸺S衛(wèi)星入軌后，“圍裙”撐開直徑達 ４ 米。陽光照射下，亮度接近可觀察的二等星。

　　▲ 東方紅一號衛(wèi)星樂音裝置。1967 年 1 月，國防科委正式確定：我國第一顆人造衛(wèi)星要播放《東方紅》樂曲，讓全世界都聽得到中國衛(wèi)星在太空發(fā)出的聲音。

　　▲ 東方紅一號制造車間：條件差并未降低工作人員的責任心和創(chuàng)造力，為了加工這個“腰帶框” 技術人員和工人在一起，邊干邊摸索。每個人心里都牢記一句話：“要做到每擰一個螺絲釘，每焊一個焊線，都要讓毛主席放心。”

　　▲ 飛魚牌手搖計算機：想要把衛(wèi)星送上天，就需要靠精密的計算算出衛(wèi)星的軌道，然后在地面建立測量站。當年最先進的就是這種飛魚牌手搖計算機。有時候任務急，手搖計算機不夠算，連算盤都要用上，光是計算一條軌道都得花上一年的時間。

　　▲ 東方紅一號總裝：在全體工作人員的努力下，東方紅一號的零件設備終于組裝完成。為了保證衛(wèi)星上天后正常工作，所有設備都必須要在地面，做各種外太空環(huán)境的模擬實驗。振動試驗、離心力實驗、低溫試驗，一樣都不能少。

　　▲ 長征一號運載火箭：長征一號運載火箭一、二級選用了液體燃料，第三級采用固體火箭。火箭全長 29.46 米，最大直徑 2.25 米，起飛推力 104 噸。運載火箭探測宇宙的前提與基礎，長征一號火箭標志著中國具備了進入空間的能力。

　　▲ 1970 年 4 月 24 日，長征一號運載火箭將東方紅一號衛(wèi)星送入近地點 441 千米、遠地點 2368 千米、傾角 68.44 度的橢圓軌道。人民日報頭版報道文章稱“毛主席的偉大號召實現(xiàn)了”。

　　▲ 在東方紅一號上天后，遵照周恩來總理的要求，中國對東方紅一號衛(wèi)星飛經(jīng)各國首都上空的時間進行了預報，以便各國觀測。1970 年 4 月 25 日晚 8 點 29 分，衛(wèi)星飛經(jīng)北京上空。人們爭相眺望東方紅一號。

　　▲ “東方紅一號”衛(wèi)星技術負責人戚發(fā)軔在天安門城樓上受到毛澤東主席的親切接見。戚發(fā)軔后來也擔任了神舟飛船的總設計師。

　　▲ 這是位于酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的載人航天發(fā)射塔架，這座坐落在戈壁荒漠中的發(fā)射場見證了中國宇宙航天領域的偉大成就。中國的科學家與研究人員在這片荒無人煙的土地上攻克了一個又一個難關，成功讓中國成為宇宙探索的東方巨人。

　　▲ 這是位于酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的“東方紅一號”衛(wèi)星發(fā)射塔架近距離照。

　　▲ 東方紅一號和長征一號組合完成后樹立在發(fā)射臺上。1969 年，研制了 12 年的東方紅一號衛(wèi)星終于以端正莊嚴的姿態(tài)，呈現(xiàn)在世人面前。1970 年 4 月 24 日這一天，中國成為繼蘇、美、法、日后，世界上第五個能夠獨立研制和發(fā)射衛(wèi)星的國家。

　　▲ 這些科學家們參與了東方紅一號衛(wèi)星的研發(fā)、制造和發(fā)射的全過程。他們是為中國航天事業(yè)做出偉大貢獻的科學家，也為中國航天打下了堅實基礎的航天先驅(qū)。

　　▲ 這是在航天科技集團公司五院展廳內(nèi)拍攝的東方紅一號衛(wèi)星備份星。它是按照東方紅一號衛(wèi)星1:1 的比例制造的。

　　▲ 命運：東方紅一號衛(wèi)星的設計壽命只有 20 天，雖然早在發(fā)射當年的 5 月 14 日便與地面失去聯(lián)系，但它目前仍在軌道中運行。由于它的遠地點高度比較高，近地點也在 430 千米以上，所以它將繼續(xù)在近地軌道上傲游數(shù)百年甚至更久。但最終它會墜落地球并且在與大氣的劇烈摩擦中化為灰燼。

　　參考資料（內(nèi)容及圖片來源）：

• http://www.qstheory.cn/2018-07/02/c_1123067111.htm　
• https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%9C%E6%96%B9%E7%BA%A2%E4%B8%80%E5%8F%B7%E5%8D%AB%E6%98%9F
• https://baike.so.com/doc/6579327-6793095.html
• http://dy.163.com/v2/article/detail/D2GEDKKV0521ILUV.html
• http://www.xinhuanet.com//mil/2016-04/22/c_128920780_2.htm

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總結

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