来历:中国科学院天然科学史研究所

1970年4月25日下战书6点,新华社向全球颁布发表:

1970年4月24日,中国成功发射了第一颗人造地球卫星。卫星运行轨道的近地址高度439千米,远地址高度2384千米,轨道平面与地球赤道平面夹角68.5度,绕地球一圈114分钟。卫星重173千克,用20.009兆周的频率播放《东方红》乐曲。

这颗人造卫星,即是“东方红一号”。它的成功发射,拓开了中国航天史的新纪元,从此我国成了继苏联、美国、法国、日本以后第五个完全依托本身气力成功发射人造卫星的国度。

图1 不雅看“东方红一号”卫星

图1是1970年4月25日晚上,北京针织总厂的工人在争相不雅看颠末天安门上空的“东方红一号”卫星,兴奋、喜悦弥漫在她们脸上。

中华平易近族能送卫星上天的日子一晃已整整50年了。

1、使命:从“581”到“651”

1957年10月4日,苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星“斯普特尼克一号”(俄语“伴侣一号”)。就在当月,中科院副院长竺可桢、力学所所长钱学森、地球物理所所长赵九章建议展开我国的卫星研制工作。与此同时,应苏联科学院要求,中国科学院在北京、上海等地筹建了一些对该卫星的不雅测台站。

苏联人造卫星上天,对正处于暗斗款式的工具方阵营发生了影响。1957年11月,毛泽东主席第二次拜候苏联,在对留苏学生的讲话中,他以苏联发射的两颗人造卫星(11月3日,苏联成功发射了“伴侣二号”)为例谈到国际情势,以为是“春风压服西风”。1958年5月17日,毛泽东主席在党的八年夜二次全会上亮相:“苏联人造卫星上天,我们也要弄人造卫星!”就如许,我国的人造卫星打算正式提上日程。

很快,主管科技工作的副总理聂荣臻(1958年10月兼任国防科委主任)召集了中科院和国防部五院有关专家拟定人造卫星计划方案。7月,计划方案和分工拟定完成:(1)卫星研制分三步走,第一步发射探空火箭,第二步发射小卫星,第三步发射年夜卫星。(2)分工上,运载火箭以国防部五院为主,探空头、卫星头和不雅测工作以科学院为主。

1958年8月,中科院把卫星研建造为甲等主要使命,故以代号“581”称之。同时成立了“581”使命带领小组,组长钱学森,副组长赵九章、卫一清(时任地球物理所党委书记)。为了推动“581”使命,中科院成立了三个设计院:第一设计院负责卫星整体设计与运载火箭的研制,郭永怀、杨南生任正副院长,原设在力学所,11月迁往上海,对外称“中科院上海电机设计院”;第二设计院负责节制系统的研制,设在主动化所,陆元九等为手艺带领;第三设计院负责探空仪器与空间物理研究,设在地球物理所,赵九章、钱骥为手艺负责人。那时 “581”使命确立的方针是:“苦战三年(1958-1960),实现上天”。

昔时10月16日,中科院派出了以赵九章为团长的“高空年夜气物理访苏代表团”赴苏联考查(图2),为期73天。考查的目标首要是就卫星手艺向苏联“老迈哥”进修,但那时中苏关系已严重,手艺合作、支援无从谈起,可是经由过程对苏联产业手艺的考查和两国国情对照,代表团熟悉到就那时我国的国力而言,发射人造卫星为时尚早,建议将气力转移到探空火箭上来。加受骗时国度财务面对的坚苦场合排场,1959年1月,邓小平给出了明白唆使:“卫星明后年不放,与国力不相等。卫星还要弄,可是要推后一点”。

图2 访苏代表团(右一赵九章、右二钱骥、右三卫一清、左一杨嘉墀)

探空火箭的研制使命由“上海电机设计院”实行,由之前任上海交通年夜学工程力学系副主任的王希季(图3)担负总工程师,王希季刚上任时只有37岁。新的方针方案是研制一枚直径0.45米、长10.3米、飞翔高度60千米摆布的探空火箭,代号为“T-7”。为了实验,先要研制一枚较小的模子火箭“T-7M”,直径0.25米、长5.4米、飞翔高度8-10千米。这是一种由液体燃料主火箭和固体燃料助推器串联起来的两级无节制火箭。在没有现成资料的环境下,王希季带着一群均匀春秋不到24岁的年青人在几个月时候内完成了使命,坚苦可想而知。发射场选在了上海南汇县老港镇邻近东海的一块平展海滩上,前提异常简陋:发电站用芦席围成,上面盖一块油布篷;用自行车打气筒作加注推动剂的压力源;用手动弹天线跟踪火箭等。

图3 就读西南结合年夜学时的王希季

1960年2月19日下战书4点47分,“T-7M”火箭沿着发射导轨腾空而起、直冲云天,飞翔高度达4-5千米。此刻看来这不起眼的一小步,倒是我国航天运载火箭史上的一年夜步。5月28日,当毛泽东主席在上海新手艺博览会上看到“T-7M”火箭时(图4),问这类火箭能飞多高,当获得“8千米”的回覆后,他鼓动勉励说:“8千米那也了不得,应当8千米、20千米、200千米地弄上往!”

图4 毛泽东主席参不雅我国第一枚探空火箭“T-7M”

1964年6月29日,我国自立研制的射程达1000千米的第一枚中近程地对地导弹“春风二号”发射成功。10月24日,赵九章、钱骥等受邀赴酒泉参不雅同批次最后一枚“春风二号”发射实验,深受鼓舞,感应我国发射人造卫星的根基前提已具有。12月27日,赵九章在加入全国人年夜三届一次会议时代,当面向周恩来总理呈送了一份关于尽快计划人造卫星的建议书。1965年1月6日,赵九章与中科院主动化所所长吕强联名向中科院提交了一份陈述,建议尽快展开人造卫星的研制工作。偶合的是,隔了一天——1月8日,钱学森向国防科委提交了一份陈述,建议国防科委尽早制定人造卫星的研制打算。

两份建议陈述很快会合,1965年4月29日,国防科委颠末兼顾,构成了《关于研制发射人造卫星的方案陈述》,正式上报中心,此中使命分工为:卫星本体由中科院负责研制;运载火箭由七机部负责研制;地面不雅测、跟踪、远控系统以四机部为主,中科院共同。预期方针是在1970-1971年发射我国第一颗人造卫星。5月,陈述已中心核准,卫星研制使命正式启动,为了保密需要,以周恩来总理指示赵九章建议书上的时候——1965年1月取名,称为“651”使命。

2、从“42天会议”到空间手艺研究院

1965年7月1日,中科院向中心呈报了《关于成长我国人造卫星工作的计划方案建议》。8月,中心原则上核准了此方案。当月,中科院成立了卫星工程的带领小组、整体设计组和办公室,此中整体设计组11人,赵九章任组长、郭永怀、王年夜珩为副组长,并决议由整体组起草卫星的整体设计方案。

1965年10月20日-11月30日,中科院受国防科委的拜托,在北京友情宾馆召开了我国第一颗人造卫星整体方案论证会,预会职员有来自国防科委、国防工办、国度科委、总参、一机部、四机部、七机部、中科院及相干院所等单元的120人。此次会议时候之长,预会者令毕生难忘,时任整体设计构成员的潘厚任后往返忆说:“一起头没想到会开那末长,也没定竣事时候,白日开会,晚上计较、论证,一向开了42天,这是我开过的最长的一次会议。”

颠末详尽论证,会议拟定了卫星整体方案、本体方案、运载东西方案和地面不雅测系统方案4份文件初稿和27个专题论证材料,总计15万字。这些材料经进一步完美、修订后,成了我国第一颗人造卫星手艺方案的根本。

恰是在此次会议上,预会职员采用了整体组何正年的建议,将我国第一颗人造卫星定名为“东方红一号”,同时在太空播放“东方红”乐曲。为何要选这首曲子?起首由于这首曲子“极富中国特点”(此刻看来首要是时期特点);其次苏联的“斯普特尼克一号”内置两台无线电发报机,不竭向地球发还“滴-滴-滴”如许的中断旌旗灯号。若是卫星播放“东方红”如许的持续乐曲,明显是“技高一筹”。

若是要归纳综合此次会议上“东方红一号”发射的总方针,就是“上得往、抓得住、看获得、听得见”。“上得往”是指火箭能顺遂升空并进进预定轨道;“抓得住”是说地面跟踪、丈量系统能随时把握卫星的运行状态;“看获得”是指地面上可以肉眼不雅测到;“听得见”是说地面能领受到卫星发射的无线电旌旗灯号。这四项方针中,前两项属于常规要求,后两项可以算是政治使命,这对科研职员提出了极年夜挑战,后面我们会再谈到。

1966年1月,中科院卫星设计院正式成立,代号“651设计院”,赵九章、钱骥别离为正副院长。设计院不单要完成研制卫星本体的使命,还要组织、调和分系统的设计、研制工作。依照42天会议的摆设,卫星地面不雅测系统以四机部为主、中科院加入。1966年3月,国防科委基于中科院电子学研究所陈芳允(图5)提交的一份关于卫星地面不雅测系统方案及分工建议的陈述,改由中科院负责卫星地面不雅测系统的计划、设计、扶植和办理工作。为此,中科院在昔时5月成立了701工程处,陈芳允为手艺负责人。

图5 青年期间的陈芳允

在极为坚苦的情况下,中科院“651设计院”与全国各协作单元共同努力,到1968年头已根基完成“东方红一号”初样星的研制,地面不雅测系统的扶植也初具范围,并培育、熬炼了一批相干人材步队。 

1967年9月,聂荣臻向中心呈报了《关于国防科研体系体例调剂改组方案》。10月毛泽东主席指示赞成。就如许,1968年2月,中科院“651设计院”及其余卫星相干研制单元全数移交国防科委,并进新成立的“空间手艺研究院”,职员、仪器和建筑整体占后者的3/4。

3、卫星上天

1968年2月20日,空间手艺研究院正式成立,钱学森任首任院长。在空间手艺研究院准备时代,钱学森已向聂荣臻保举了孙家栋(图6),由他负责卫星的整体设计。孙家栋那时不到40岁,之前担负七机部一院导弹整体设计室的主任。钱学森是其老带领,此次找到孙家栋算是任人唯贤,如许孙家栋便从导弹设计转到了卫星研制。

图6 孙家栋

孙家栋上任后的第一件事是到七机部“选人”,按照卫星发射需要,他从分歧手艺范畴遴选了18位优异的年青人,后来他们被称为“航天十八勇士”,此中就有后来担负神船飞船首任总设计师的戚发端。

按照那时发射卫星的打算摆设,要在1970年发射。那时,日本的第一颗人造卫星也在紧锣密鼓地研制中。孙家栋组织职员会商、论证,要如期完成“上得往、抓得住、看获得、听得见”的使命,必需对既有的整体设计方案进行调剂、简化,往失落本来筹办搭载的一些科学仪器,同时不决心寻求高难手艺,用他本身的话说,就相当于“把一辆汽车改成了平板车”。

在修订方案的进程中,“看获得”与“听得见”值得一说,由于这两项使命本色是扩年夜卫星发射影响,科研职员为此费了很多心思。

先说“看获得”。“东方红一号”(图7)为一向径1米的类球形对称72面体,外概况为处置过的铝合金材料。颠末计较,在近地址的视亮度仅相当于七等星,而人类肉眼不雅测的极限星等为六等,明显没法知足要求。设计职员集思广益,终究找到了法子,就是在未级火箭上加装一个用特别材料制成的“不雅测裙”。在发射阶段,“不雅测裙”固定在末级火箭的下部,待卫星进轨后,末级火箭与卫星分手,但二者以统一速度运行且相隔不远,“不雅测裙”操纵火箭本身扭转发生的离心力,会主动舒展为一个直径4米的球,因为其概况具有很好的反射机能,能很好地反射太阳光,从视亮度上相当于一颗2-3等星,很轻易用肉眼不雅测到。是以,对通俗肉眼不雅测者而言,看到的常常不是卫星自己,而是相距不远处由“不雅测裙”舒展而成的“反射球”。除非事前知道这类放置,才能注重到亮点前方一个微弱的亮点——卫星自己。

图7 星(左)箭对接实验

再说“听得见”,前面提到苏联的“斯普特尼克一号”向地球传输的是无线电旌旗灯号,若是“东方红一号”选择播放《东方红》乐曲,采取直播卫星的体例,颠末推算,需要在卫星装上发射机,卫星总重将跨越1吨,这明显行欠亨——那时火箭运载能力达不到。终究采取的法子是操纵地面转播系统,也就是经由过程中心人平易近广播电台接管后再转播出往,如许全球用通俗的收音机都可以听到卫星发送的《东方红》乐曲了。卫星乐音装配是由中科院主动化所刘承熙小组(后划回空间手艺研究院)完成的,接管使命时刘承熙只有32岁,他们小组在重庆289厂苦战3个月,完成了音源振荡器。使人非常痛心的是,就在卫星发射前不久,他接到通知,被下放到河南驻马店加入劳动。

1969年9月,“长征一号”运载火箭三级试车实验全数成功经由过程。所谓试车,是指火箭在试车台上摹拟发射,策动机真实焚烧,除不让火箭真正飞起来以外,其余法式与真实发射无异。也在当月,“东方红一号”的第一颗正样星(一共出产了5颗)作为查验星,经由过程了全数情况摹拟尝试。

1970年4月1日,载有两颗“东方红一号”卫星和“长征一号”火箭的专列奥秘抵达酒泉卫星发射基地。9日,星、箭完成对接,发射场筹办停当。4月23日,周恩来发来动静,但愿24日或25日发射。景象形象部分预告显示可以发射。当晚,钱学森在发射使命书上慎重地签上了名字。

4月24日午时事后,火箭1、二级加注推动剂(三级为固体推动剂)完成。下战书3点半,周恩来致电国防科委副主任罗舜初,奉告毛主席已核准了此次发射。动静传到基地,全场沸腾,年夜家决定信念百倍,万事俱备,只待“焚烧”。

21点35分,批示员下达焚烧号令。陪伴着庞大的轰叫声,“长征一号”喷射出橘红色的火焰,直冲云霄。21点47分,湘西不雅测站率先传来动静“星箭分手,卫星进轨!”21点50分,国度广播事业局陈述,已收到卫星“播出”的《东方红》乐曲。

4月25日下战书6点,新华社向全球传递了这一动静。晚上8点29分,“东方红一号”卫星经由过程北京上空,天安门广场成了欢喜的海洋,在探照灯的指引下,人们瞻仰星空,用眼光牢牢跟随者卫星的轨迹。本文开首的照片即是现场的一幕。

卫星发射时代,孙家栋并未前去发射基地,而是留在北京国防科委的批示所。25日卫星飞过北京上空时,他看到了卫星和更亮一点的“反射球”,禁不住百感交集。1957年,当毛泽东主席拜候苏联接见留学生时,孙家栋仍是留学生中的一员。谁能想到,终究是他和同事亲手把我国的第一颗卫星奉上了天。

图8 中华航天博物馆保藏的“东方红一号”(备用星)

4、余音

“东方红一号”卫星的发射,永载史册,虽然比日本的第一颗卫星晚了两个多月,但日本的运载火箭利用了美国的惯性器件,而且发射成功前有几回掉败。而我们的“东方红一号”是完全自食其力弄出来的,而且一次发射成功。就手艺程度而言,其播放旌旗灯号情势、跟踪手段和温控程度都处于那时世界进步前辈程度。还有它173千克的重量跨越了苏联、美国、法国、日本第一颗人造卫星重量的总和,表白了火箭的威力年夜,这素质上是一种震慑力,诚如邓小平后来所说:

若是六十年月以来中国没有原枪弹、氢弹,没有发射卫星,中国就不成能叫有主要影响的年夜国,就没有此刻如许的国际地位。这些工具反应一个平易近族的能力,也是一个平易近族、一个国度畅旺发财的标记。

“东方红一号”卫星的发射,奠基了我国航天事业的根本,拓开了我国航天事业的新纪元,标记着我国进进了太空时期。

五十年来,我国航天事业获得了环球注视的成绩。2003年“神州五号”载人飞船成功发射,使我国成为继苏联(俄罗斯)、美国以后第三个将人类送进太空的国度。2019年1月3日,“嫦娥四号”成功下降月球后背,成为人类第一个在月球后背软着陆的探测器。越是在凯歌大进的时辰,越需要回看披荆棘的峥嵘岁月。这恰是:

帆船正举意未歇,致敬先哲励来哲,

挥手自兹五秩往,犹忆天上落弦歌。

参考文献:

[1]科学时报社,《请汗青记住他们——中国科学家与“两弹一星”》,暨南年夜学出书社,1999年

[2]樊洪业,《中国科学院纪年史:1949-1999》,上海科技教育出书社,1999年

[3]张劲夫,《我国第一颗人造卫星是如何上天的》,《人平易近日报》2006年10月17日

[4]杨昭德、熊延岭,《钱学森-中国星》,上海交通年夜学出书社,2012年

[5]李成智,《中国航天手艺成长史稿》,山东教育出书社,2006年

[6]李培才,《太空追踪:中国航天测控纪实》,中共中心党校出书社,2005年

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[9]戚发端,“东方红一号”卫星研制始末及对后来航天工作者的启迪,《航天器情况工程》2015年第2期

[10]闵桂荣,辉煌的中国第一星,《航天产业办理》2005年第5期

[11]赵洋,“东方红一号”卫星科学手艺与社会身分的互动,中国科学院研究生院博士学位论文,2006年

[12]周彧,东方红一号:开启中国航天时期,《科学新闻》2018年第9期

[13]夏光,名誉与抱负:东方红1号卫星工程的12年——访王希季院士,《国际太空》2010年第4期

[14]柳志卿,潘厚任回想东方红1号研制过程,《国际太空》,2010年第4期