杭添仁

1957年10月4日，蘇聯(lián)研制的世界第一顆人造地球衛(wèi)星順利升空，拉開(kāi)了人類航天時(shí)代的序幕，在全世界產(chǎn)生了重要影響。

對(duì)此，中國(guó)科學(xué)院經(jīng)過(guò)研究后決定抓緊做兩項(xiàng)工作：一是起草中國(guó)第一個(gè)衛(wèi)星規(guī)劃，二是做出了中國(guó)第一個(gè)衛(wèi)星模型。接著，中國(guó)科學(xué)院黨組還把衛(wèi)星研制列為中國(guó)科學(xué)院1958年第一項(xiàng)重大任務(wù)，代號(hào)是“581”，其意為1958年的第一號(hào)重大任務(wù)，并秘密成立了專門(mén)研究衛(wèi)星的581研究組，組長(zhǎng)是錢(qián)學(xué)森，趙九章任副組長(zhǎng)。該研究組只用兩個(gè)多月的時(shí)間就完成了運(yùn)載火箭結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)和載有多種高空環(huán)境探測(cè)儀器及動(dòng)物艙的兩種探空火箭頭部模型。

經(jīng)過(guò)國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的部署，在中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)取得一定進(jìn)展的情況下，1965年9月，中國(guó)科學(xué)院開(kāi)始組建由趙九章任院長(zhǎng)、代號(hào)叫“651”的衛(wèi)星設(shè)計(jì)院（公開(kāi)名稱為科學(xué)儀器設(shè)計(jì)院），并把中國(guó)第一顆衛(wèi)星命名為東方紅一號(hào)。從此，中國(guó)人造地球衛(wèi)星的研制工作正式開(kāi)始。

東方紅一號(hào)衛(wèi)星的發(fā)射時(shí)間定在1970年，發(fā)射成功的標(biāo)志，即總體要求是“上得去，抓得住，聽(tīng)得到，看得見(jiàn)”。所謂“上得去”就是首先要保證衛(wèi)星飛上天;“抓得住”就是衛(wèi)星上天以后地面設(shè)備能對(duì)衛(wèi)星實(shí)施測(cè)控;“聽(tīng)得到”就是衛(wèi)星要播送音樂(lè)，且可被地面接收和聽(tīng)到;“看得見(jiàn)”就是衛(wèi)星在軌飛行時(shí)能讓地面上的人用肉眼直接看得見(jiàn)，以便鼓舞人心。為此，技術(shù)人員后來(lái)想了不少辦法，攻克技術(shù)難關(guān)。

看得見(jiàn)：

給衛(wèi)星穿了一條大裙子

東方紅一號(hào)衛(wèi)星直徑只有1米，為了使地面上的人“看得見(jiàn)”，技術(shù)人員把衛(wèi)星外形設(shè)計(jì)成由72面體組成的一個(gè)球體，目的之一是使衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)能閃光，因?yàn)樵撔l(wèi)星是采用自旋穩(wěn)定方式穩(wěn)定，所以當(dāng)它轉(zhuǎn)起來(lái)以后，由于角度不同，就會(huì)產(chǎn)生一閃一閃的效果，這樣在地面就比較容易觀測(cè)到。但研究表明，由于衛(wèi)星太小，即使這樣，在天氣不好時(shí)仍看不見(jiàn)衛(wèi)星，因?yàn)閷?shí)際上衛(wèi)星本體的亮度只有6等星左右。所以，技術(shù)人員集思廣益又想出一個(gè)新辦法：把第三級(jí)固體火箭的“外衣”由錐形的“裙”變成球狀的“體”，通過(guò)第三級(jí)固體火箭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和觀察體結(jié)構(gòu)自身的伸展運(yùn)動(dòng)，最終成為4米直徑的球臺(tái)。換句話說(shuō)就是，為了在地球上用肉眼看見(jiàn)衛(wèi)星，在末級(jí)火箭上加上“觀測(cè)裙”，使末級(jí)火箭的亮度提高為2～3等星。由于第三級(jí)火箭是跟衛(wèi)星一塊入軌的，與衛(wèi)星一前一后，速度軌道差不多，前后距離不遠(yuǎn)，所以在其附近很容易找到東方紅一號(hào)衛(wèi)星。在東方紅一號(hào)上天后，遵照周恩來(lái)總理的要求，中國(guó)對(duì)東方紅一號(hào)衛(wèi)星飛經(jīng)各國(guó)首都上空的時(shí)間進(jìn)行了預(yù)報(bào)，以便各國(guó)觀測(cè)，因而在當(dāng)時(shí)引起許多國(guó)家的強(qiáng)烈反響。

聽(tīng)得到：

在太空放《東方紅》不易

對(duì)于如何產(chǎn)生《東方紅》樂(lè)音，專家們?cè)岢鲞^(guò)幾種方案，經(jīng)比較決定，采用可靠性高、工作壽命長(zhǎng)、消耗功率小、樂(lè)音悅耳嘹亮的電子音樂(lè)。對(duì)于如何發(fā)送《東方紅》樂(lè)音，也曾提出過(guò)三種方案，最后經(jīng)研究決定，采用1臺(tái)發(fā)射機(jī)交替發(fā)送《東方紅》樂(lè)音。不過(guò)，要讓普通收音機(jī)直接收聽(tīng)到東方紅一號(hào)衛(wèi)星播發(fā)的《東方紅》樂(lè)音，需在衛(wèi)星上安裝大功率發(fā)射機(jī)，但那將使衛(wèi)星的重量超過(guò)1噸，這對(duì)于當(dāng)時(shí)中國(guó)火箭的運(yùn)載能力來(lái)說(shuō)是不可行的。為此，采用先由大型地面站接收，再通過(guò)廣播電臺(tái)轉(zhuǎn)播的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以，在衛(wèi)星發(fā)射上去后，全國(guó)人民聽(tīng)到的《東方紅》樂(lè)音都是經(jīng)廣播電臺(tái)轉(zhuǎn)播的衛(wèi)星信號(hào)。設(shè)計(jì)人員曾打算在東方紅一號(hào)衛(wèi)星上鑲滿毛澤東像章，但后來(lái)在周恩來(lái)總理的指示下，為了減輕衛(wèi)星質(zhì)量，這些像章沒(méi)有一起升空。

為了防止衛(wèi)星上天后樂(lè)音變調(diào)或不響，衛(wèi)星總體組組長(zhǎng)何正華和樂(lè)音裝置的主要設(shè)計(jì)者劉承熙開(kāi)始了他們技術(shù)上的探索?！稏|方紅》樂(lè)音最后采用電子線路模擬鋁板琴聲奏出。最后上天的產(chǎn)品是由上?？茖W(xué)儀器廠重新生產(chǎn)的。

為了滿足東方紅一號(hào)衛(wèi)星研制要求，技術(shù)人員依靠自己的力量采用了鉚接、陽(yáng)極化電拋光、光亮鋁件大面積鍍金、鋁件

熱處理等多項(xiàng)新工藝，并進(jìn)行了不少刀具設(shè)備的革新，為完成東方紅一號(hào)衛(wèi)星任務(wù)提供了技術(shù)保證。例如，在進(jìn)行衛(wèi)星蒙皮陽(yáng)極化電拋光工序時(shí)，沒(méi)有房子就在露天下進(jìn)行;沒(méi)有容器就鑄造了三個(gè)大鋁槽，在雪地里挖個(gè)坑，把鋁槽架在上面用木柴燒。就是在這樣的條件下，開(kāi)展了陽(yáng)極化電拋光試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)了兩個(gè)月時(shí)間、上百次試驗(yàn)，終于使蒙皮的輻射率和吸收率達(dá)到了規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。

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東方紅一號(hào)為什么采用近似球體的72面體？

東方紅一號(hào)的具體任務(wù)是測(cè)量衛(wèi)星本身的工作參數(shù)，探測(cè)空間環(huán)境參數(shù)。為此，經(jīng)專家們多次論證，最后確定東方紅一號(hào)由結(jié)構(gòu)、溫控、能源、《東方紅》樂(lè)音裝置和短波遙測(cè)、跟蹤、天線、姿態(tài)測(cè)量7個(gè)分系統(tǒng)組成。由于是首次研制，所以對(duì)每一個(gè)分系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)、試制、試驗(yàn)、生產(chǎn)都是十分艱難的攻關(guān)過(guò)程。

該衛(wèi)星外形為近似球體的72面體，直徑約1米，質(zhì)量為173千克，轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)/分，采用自旋姿態(tài)穩(wěn)定方式，利用太陽(yáng)角計(jì)和紅外地平儀測(cè)定姿態(tài)。其結(jié)構(gòu)包括外殼、儀器艙和承力筒。外殼為蒙皮骨架式結(jié)構(gòu)，表面由按溫度控制要求經(jīng)過(guò)處理的鋁合金為材料。

據(jù)東方紅一號(hào)衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)組副組長(zhǎng)潘厚任研究員介紹，當(dāng)時(shí)東方紅一號(hào)采用這種設(shè)計(jì)外形主要有以下考慮：

可使衛(wèi)星有較大的結(jié)構(gòu)利用空間;

在平面上粘貼太陽(yáng)能電池片比在曲面上粘貼更方便可靠;

由于衛(wèi)星采用自旋穩(wěn)定方式，即衛(wèi)星自旋軸相對(duì)于太陽(yáng)的取向是不斷變化的，在72面球體上粘貼太陽(yáng)能電池片可便于太陽(yáng)能電池片在不同徑向的面上適當(dāng)?shù)鼐鶆虿荚O(shè)，使任何時(shí)刻太陽(yáng)能電池的總輸出變化很小，這對(duì)整星能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)很有利（雖然后來(lái)因衛(wèi)星任務(wù)和技術(shù)方案有所變化，東方紅一號(hào)上最終未粘貼太陽(yáng)能電池片，而采用所攜帶的銀鋅電池供電，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未改動(dòng)。另外，在與東方紅一號(hào)相同外形的中國(guó)第二顆人造衛(wèi)星——實(shí)踐一號(hào)上成功地使用了這一設(shè)計(jì)方案，壽命超過(guò)8年）;

采用球形設(shè)計(jì)，可使東方紅一號(hào)衛(wèi)星飛行時(shí)的彈道截面基本不變，所以不用在星上安裝探測(cè)儀器，就能用衛(wèi)星的測(cè)軌跟蹤數(shù)據(jù)反演推算衛(wèi)星飛經(jīng)高度的大氣密度值及其變化，從而多得到一些科學(xué)數(shù)據(jù)。

上得去：

一步到位轟動(dòng)全球

經(jīng)過(guò)幾年的自力更生，頑強(qiáng)拼搏，包括排除文化大革命的種種干擾，1970年4月1日，裝載著兩顆東方紅一號(hào)衛(wèi)星和1枚長(zhǎng)征一號(hào)運(yùn)載火箭的專列抵達(dá)中國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)。4月2日下午，周恩來(lái)總理在人民大會(huì)堂聽(tīng)取即將發(fā)射的中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星及其運(yùn)載火箭情況的匯報(bào)。4月24日凌晨，毛澤東主席批準(zhǔn)實(shí)施發(fā)射。因此，中國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號(hào)終于在1970年4月24日21時(shí)35分由長(zhǎng)征一號(hào)運(yùn)載火箭從甘肅酒泉衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)發(fā)射，21時(shí)48分進(jìn)入預(yù)定軌道。

一時(shí)間，東方紅一號(hào)衛(wèi)星播送的《東方紅》樂(lè)曲響遍全球，震動(dòng)了世界。當(dāng)天晚上，在北京天安門(mén)廣場(chǎng)、東西長(zhǎng)安街上，人山人海，人們載歌載舞，通宵慶祝。“五一”國(guó)際勞動(dòng)節(jié)晚上，在天安門(mén)城樓上，毛澤東主席、周恩來(lái)總理等黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人親切接見(jiàn)了參加研制和發(fā)射中國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星的代表。

當(dāng)中國(guó)人在西北大漠里豎起第一座發(fā)射架時(shí)，西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家認(rèn)為那是開(kāi)玩笑;當(dāng)中國(guó)人用運(yùn)行速度只有每秒幾十萬(wàn)次的老式計(jì)算機(jī)編制衛(wèi)星軌道程序時(shí)，洋專家又?jǐn)嘌裕骸安豢赡?！”但是，中?guó)人就是將“不可能”變成了“可能”。

抓得?。?/p>

超時(shí)工作發(fā)回遙測(cè)參數(shù)

為了探測(cè)太陽(yáng)輻射和地磁場(chǎng)，東方紅一號(hào)最初的方案是裝有太陽(yáng)X射線計(jì)、帶電粒子探測(cè)器和磁飽和式磁強(qiáng)計(jì)3個(gè)科學(xué)載荷，并通過(guò)遙測(cè)系統(tǒng)把有關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送回地面，后由于多種原因沒(méi)有裝，但把它們裝在此后發(fā)射的實(shí)踐一號(hào)上了。東方紅一號(hào)的儀器艙呈圓柱形，安裝在衛(wèi)星中部，內(nèi)裝各種儀器和電池。其底部就是承力筒，是衛(wèi)星與火箭連接的重要部件。

東方紅一號(hào)工作在近地點(diǎn)439千米、遠(yuǎn)地點(diǎn)2384千米、傾角68.5度、運(yùn)行周期114分鐘的近地橢圓軌道上。

因?yàn)榛瘜W(xué)電池壽命有限，所以東方紅一號(hào)設(shè)計(jì)的工作壽命只有20天，但它實(shí)際在太空中工作了28天，至同年5月14日停止發(fā)射信號(hào)，與地面失去了聯(lián)系。在運(yùn)行期間，衛(wèi)星把遙測(cè)參數(shù)和各種太空探測(cè)資料傳回地面。由于東方紅一號(hào)衛(wèi)星的近地點(diǎn)高度較高，因此東方紅一號(hào)衛(wèi)星目前仍在軌道上。觀測(cè)表明，到2009年2月，東方紅一號(hào)還運(yùn)行在近地點(diǎn)430千米、遠(yuǎn)地點(diǎn)2075千米的軌道上。

東方紅一號(hào)衛(wèi)星的上天，使中國(guó)成為繼蘇聯(lián)、美國(guó)、法國(guó)和日本之后，第五個(gè)完全依靠自己的力量成功發(fā)射衛(wèi)星的國(guó)家。該星不僅全部達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，而且質(zhì)量比前4個(gè)國(guó)家發(fā)射的第一顆衛(wèi)星質(zhì)量總和還要超出29.8千克（美國(guó)的第一顆衛(wèi)星只有8.2千克）。同時(shí)，在衛(wèi)星的跟蹤手段、信號(hào)傳輸形式和星上溫控系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域，也都超過(guò)了上述國(guó)家第一顆衛(wèi)星的水平。由于能源系統(tǒng)的保證，東方紅一號(hào)衛(wèi)星上的各種科學(xué)儀器實(shí)際工作時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了設(shè)計(jì)的額定要求，取得了大量的工程遙測(cè)參數(shù)，為后來(lái)的衛(wèi)星設(shè)計(jì)和研制工作提供了重要依據(jù)。

發(fā)射人造地球衛(wèi)星是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，第一顆衛(wèi)星成功升空運(yùn)行的實(shí)踐證明，這些系統(tǒng)技術(shù)性能可靠，為中國(guó)航天事業(yè)后來(lái)的發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)，提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

東方紅一號(hào)衛(wèi)星的升空，在全世界引起了轟動(dòng)，大大提高了中國(guó)在世界上的威望。在東方紅一號(hào)衛(wèi)星研制和發(fā)射過(guò)程中形成的“兩彈一星”精神，是中華民族的寶貴財(cái)富，也是全國(guó)各族人民在現(xiàn)代化道路上奮勇開(kāi)拓的力量源泉。