中國航天大事記：東方紅衛星的上天

從2016年起，每年的4月24日為「中國航天日」。那麼中國航天日為什麼設為4月24日? 那是因為1970年的這一天，長征1號火箭將中國第一顆人造地球衛星東方紅1號送入太空.這標誌著中國成為繼蘇聯、美國、法國、日本之後，世界上第5個用自製火箭發射國產衛星的國家，拉開了中華民族進軍太空的序幕。 豎起了中國航天事業發展的第一個里程碑。

早1958年5月17日，毛澤東主席在中國共產黨八大二次會議提出：蘇聯人造衛星上天，我們也要搞人造衛星，我們也要搞一點，要搞就搞得大一點。

在中國運載火箭技術取得一定進展的情況下，1965年9月，中國科學院開始組建了由趙九章任院長、代號叫「651」的衛星設計院（公開名稱為「科學儀器設計院」），並把中國第1顆衛星命名為東方紅1號。從此，中國人造地球衛星研製工作正式開始。

1965年10月20日至11月30日，召開了中國第1顆人造地球衛星總體方案論證會，把東方紅1號的發射時間定在1970年。其成功的標誌是：「上得去，抓得住，聽得到，看得見」。所謂「上得去」就是首先要保證衛星飛上天；「抓得住」就是衛星上天以後地面設備能對衛星實施測控；「聽得到」就是衛星要播送音樂，且可被地面接收和聽到；「看得見」就是衛星在軌飛行時能讓地面上的人用肉眼直接看得見，以便鼓舞人心。

1967年初，中央正式確定中國第1顆人造地球衛星播送《東方紅》樂曲，以便讓全世界人民都能聽到中國衛星的聲音。1967年底，中央最後審定了中國第1顆人造地球衛星的方案，規定該衛星不小於150千克(最終確定為173千克)，用長征1號運載火箭發射，並正式命名為東方紅1號。該衛星上天后要「上得去、抓得住、測得准、看得見、聽得到」。為此，後來想了不少辦法，攻克了不少技術難關。

東方紅1號的具體任務是測量衛星本身的工作參數；探測空間環境參數；為中國奠定衛星軌道測量和無線電遙測技術基礎。為了實現上述目標和達到這些要求，經專家們多次論證，最後確定東方紅1號由結構、溫控、能源、《東方紅》樂音裝置和短波遙測、跟蹤、天線、姿態測量7個分系統組成。由於是首次研製，所以對每一個分系統的研究、設計、試製、試驗、生產都是十分艱難的攻關過程。

該衛星外形為近擬球體的72面體，直徑約1米，質量為173千克，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。

那麼，東方紅1號為什麼採用近擬球體的72面體?據東方紅1號總體設計組副組長的潘厚任研究員介紹，當時東方紅1號採用這種設計外形主要有以下考慮：一是可使衛星有較大的結構利用空間；二是在平面上粘貼太陽電池片比在曲面上粘貼更方便可靠；三是由於衛星採用自旋穩定方式，即衛星自旋軸相對於太陽的取向是不斷變化的，在72面球體上粘貼太陽電池片可便於太陽電池片在不同徑向的面上適當地均勻布設，使任何時刻太陽電池的總輸出變化很小，這對整星能源系統的設計很有利（雖然後來因衛星任務和技術方案有所變化，東方紅1號上最終未粘貼太陽電池片，而採用所攜帶的銀鋅電池供電，但結構設計未改動。另外，在與東方紅1號相同外形的中國第2顆人造衛星——實踐1號上成功地使用了這一設計方案，壽命超過8年）；四是採用球形設計，可使衛星飛行時的彈道截面基本不變，所以不用在星上安裝探測儀器，就能用衛星的測軌跟蹤數據反演推算衛星飛經高度的大氣密度值及其變化，從而多得到一些科學數據。

東方紅1號衛星直徑只有1米，為了使地面「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，目的之一是使衛星在軌運行時能閃光，因為該衛星是採用自旋穩定方式穩定，所以當它轉起來以後，由於角度不同，就會產生一閃一閃的效果，這樣在地面就比較容易觀測。但研究表明，由於衛星太小，即使這樣，在天氣不好時仍看不見衛星，因為實際上衛星本體的亮度只有六等星左右。所以，技術人員集思廣益又想出一個新辦法：把第3級固體火箭的「外衣」由錐形的「裙」變成球狀的「體」，通過第3級固體火箭的旋轉運動和觀察體結構自身的伸展運動，最終成為4米直徑的球台。換句話說就是，為了在地球上用肉眼看見衛星，在末級火箭上加上「觀測裙」，使末級火箭的亮度提高為2—3等星，從而便於人們觀看。具體做法是：

做一個布的大氣球（或叫「圍裙」）把第3級火箭包上，發射的時候先不把它放開，等上天以後再吹大，讓它能撐開漲到3米或者更大一點；同時，這個布氣球外頭也鍍上鋁，大面積反射太陽光，那樣的話視覺效果就比1米大得多，大大提高了觀測亮度，因而就能看見了。不過用肉眼看到的是氣球，或稱帶著「圍裙」的末級火箭，而不是衛星本身。氣球起引導作用，看見氣球之後，由於第3級火箭是跟衛星一塊入軌的，與衛星一前一後，速度軌道差不多，前後距離並不遠，所以在其附近很容易就找到東方紅1號衛星了。在東方紅1號上天后，遵照周恩來總理的要求，中國對東方紅1號衛星飛經各國首都上空的時間進行了預報，以便各國觀測，因而在當時引起許多國家的強烈反響。

對於如何產生《東方紅》樂音，曾提出過幾種方案，經比較決定，採用可靠性高、工作壽命長、消耗功率小、樂音悅耳嘹亮的電子音樂。對於如何發送《東方紅》樂音，也曾提出過3種方案，最後經研究決定，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東方紅1號衛星播發的《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是不可行的。為此，採用先由大型地面站接收，再通過廣播電台轉播的辦法來實現。所以，在衛星發射上去後，全國人民聽到的《東方紅》樂音都是經廣播電台轉播的衛星信號。

經過幾年的自力更生，頑強拼搏，包括排除文化大革命的種種干擾，1970年4月1日，裝載著2顆東方紅1號衛星和1枚長征1號運載火箭的專列抵達中國酒泉衛星發射場。4月2日下午，周恩來總理在人民大會堂聽取即將發射的中國第1顆人造衛星及其運載火箭情況的彙報。4月24日凌晨，毛澤東主席批准實施發射。因此，中國第1顆人造地球衛星東方紅1號終於在1970年4月24日21時35分由長征1號運載火箭從甘肅酒泉衛星發射場發射，21時48分進入預定軌道。

東方紅1號衛星不僅全部達到了設計要求，而且質量比前4個國家發射的第1顆衛星質量總和還要超出29.8千克（美國的第1顆衛星只有8.2千克）。同時，在衛星的跟蹤手段、信號傳輸形式和星上溫控系統等技術領域，也都超過了上述國家第1顆衛星的水平。由於能源系統的保證，東方紅1號衛星上的各種科學儀器實際工作時間遠遠超過了設計額定要求，取得了大量的工程遙測參數，為後來的衛星設計和研製工作提供了重要依據。

因為化學電池壽命有限，所以東方紅1號設計的工作壽命只有20天，但它實際在太空中工作了28天，至同年5月14日停止發射信號，與地面失去了聯繫。在運行期間，衛星把遙測參數和各種太空探測資料傳回地面。由於東方紅1號衛星的近地點高度較高，因此東方紅1號衛星目前仍在軌道上。

東方紅1號衛星的成功發射是中國航天史上的一座豐碑，同時也積累了非常寶貴的經驗。發射人造地球衛星是一項非常複雜的系統工程，它包括研製運載火箭、建設發射場、研製衛星本體和衛星所攜帶的科學儀器、建立地面觀測網等，其每一部分都是高新技術的綜合應用和集智創新。東方紅1號衛星就是在攻克了結構系統、熱控系統和能源系統、樂音裝置及短波遙測系統、跟蹤系統、天線系統和科學探測系統等一系列技術難關的基礎上研製成功的。從1965年衛星工程研製任務列入國家計劃並明確爭取在1970年左右發射之後，中國在成功地研製了東方紅1號衛星、長征1號火箭的同時，還於1970年建成了酒泉衛星發射中心和測控網。第1顆衛星成功升空運行的實踐證明，這些系統技術性能可靠，不僅出色地完成了當時預定的任務，而且為中國航天事業後來的發展奠定了紮實的基礎和提供了寶貴的經驗。所以，它的發射成功，在中國航天史上具有劃時代的意義。

東方紅1號衛星的升空，在全世界引起了轟動，大大提高了中國在世界上的威望。用鄧小平同志的話來說就是：沒有「兩彈一星」就沒有中國的大國地位。

作者：天兵

本文為航天系列特別約稿，航天大事記第一期

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