1970年中国首枚地球卫星总体方案论证会卫星成果

成果简介

1970年4月24日，中国首枚运载火箭“长征一号”搭载着中国首颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射，卫星进入预定轨道，连续工作28天（设计寿命20天），取得了大量的工程遥测数据，并播送了《东方红》乐曲。同年5月14日，由于电池耗尽，卫星停止发射信号。“东方红一号”卫星由中国空间技术研究院研制、北京卫星制造厂负责生产，研制队伍多达5000多人。随着“东方红一号”卫星的成功发射，中国航天史迎来了一个新的里程碑，中国从此成为继苏、美、法、日之后世界上第五个自行研制和发射人造卫星的国家。

历史背景

1957年10月，苏联发射了世界首颗人造卫星。1958年1月，美国也成功发射了人造卫星。1958年5月，毛泽东在中共八大二次会议上提出：“我们也要搞人造卫星。”同年，中国科学院成立“581组”，组织协调卫星和火箭探测任务，中央政治局拨专款支持中科院研制卫星，代号“581”任务。但当时的中国并不具备发射人造卫星的条件，1959年，邓小平指示：卫星暂时不放，与国力不相称。

1964年，中国经济形势开始好转，中程导弹再次发射成功，中国基本上具备了发射人造地球卫星的能力。1965年4月29日东方红一号是在哪里发射的，国防科委提交了发射我国第一颗人造地球卫星的报告，经中央专委第十二次会议批准。同年7月，我国人造卫星工作正式上马，原“581”任务改为“651”任务；10月20日至11月30日，中国科学院领导全国的科学精英，在北京召开了中国第一颗地球卫星总体方案论证会（“651”会议）。会议对卫星总体规划、第一颗卫星方案、地面观测系统基本达成共识，并议定卫星要在重量、寿命、技术上比美苏先进。同时中国第一颗地球卫星被命名为“东方红一号”，确定在卫星上播放《东方红》乐曲。“651”会议为我国第一颗人造地球卫星的研制迈出了实质性的一步。

为了将分散的研制力量集合起来，聂荣臻副总理向中央提出了组建空间技术研究院的建议，并获得了毛主席的肯定批复。1968年2月20日，中科院所属的“651”卫星设计院、自动化研究所、北京科学仪器厂等十余家科研单位以及当时的七机部部分骨干一起组建了中国空间技术研究院，钱学森兼任院长，“东方红一号”卫星便由中国空间技术研究院负责研制。另外，还在全国各地安排落实了近200个预研和试制项目，大到分系统、小到元部件，“东方红一号”卫星的工程研制工作全面开始。

创新历程

发射人造地球卫星是一项庞大而复杂的系统工程，涉及研制、生产、发射、测控在内的众多领域，还必须达到国家提出的4项技术要求，即“上得去、抓得住、听得着、看得见”。这寥寥12字概括了“东方红一号”卫星的总体技术方案和目标，也概括了技术的难度。

首先考虑的，是能否“上得去”。要把卫星准确送入轨道，运载火箭必须拥有强大的推进能力。随着设计方案的不断修改，“东方红一号”卫星的重量从起初的150公斤增加到173公斤，远超世界前4颗卫星的总和。要把这么重的卫星送入太空，难度可想而知。专家们提出了一个“两结合”方案：用中远程导弹作为第一级和第二级，利用探空火箭技术研制第三级。通过这三级的连续传递，将卫星送入预定轨道，最终实现了导弹技术和探空火箭技术的完美结合。随后就要考虑“抓得住”，要时刻掌握卫星在太空中的位置，这需要计算出卫星与地面的距离。对比几种方案后，专家们决定利用多普勒原理——根据无线电波频率的变化测出速度，进而测出距离。由于这个解决方案需要一个特殊方程式，研制人员转变设计思路，重建卫星测轨方程式，破解了这个谜题，最终使卫星在太空中的位置可以被随时监测到。接下来便是“听得着”，要让卫星在太空奏响《东方红》乐曲，研制人员以高稳定度的6个音源振荡器代替“音键”，用程控线路产生的节拍来控制发音。经过上百次试验，终于确保东方红一号奏出了《东方红》。

最后一道难关就是“看得见”。要想用肉眼就能看到太空中运行的卫星，它的亮度必须要从七等星上升到四等星。不仅如此东方红一号是在哪里发射的，由于“东方红一号”卫星的直径仅有1米，也让“看得见”更加困难。最终，研制人员从折叠伞收缩打开的特点中找到灵感，决定在运载火箭的第三级上安装一个由高反光亮度的材料制成的、可以在太空中撑开的“观测体”。由于这个“观测体”体积巨大，反光亮度极高，人们就可以直接观察到。此外，为了让卫星在太空中经受住极端温度变化的考验，技术人员研制出了一套完整的温控系统来平衡卫星内部的温度，同时想出了利用其他仪器在工作时产生的热量帮助卫星控制温度的零耗电方案，巧妙解决了耗电大的难题。

克服种种困难后，卫星和运载火箭的研制顺利完成。1970年4月24日，“东方红一号”卫星由“长征一号”运载火箭从酒泉卫星发射场发射升空，10分钟后，卫星顺利进入轨道。

重大意义和深远影响

“东方红一号”卫星的成功发射，是20世纪震撼世界的重大事件，它宣告着一个东方航天大国的崛起。“东方红一号”卫星也作为“两弹一星”的重要组成，成为中华民族科技强国战略的重要标志，载入了中华民族伟大复兴的史册。

1978年，“东方红一号”多普勒测速定轨系统获全国科学大会奖；1985年，“东方红一号”卫星获得中国首次颁发的科技进步特等奖。2016年3月8日，经国务院批复同意，为了纪念中国航天事业成就，发扬中国航天精神，将“东方红一号”卫星的发射日4月24日定为“中国航天日”——“东方红一号”是中国航天之路的起点，也是一个永远的历史丰碑。