寰宇響徹東方紅

杭添仁

1957年10月4日，蘇聯研制的世界第一顆人造地球衛星順利升空，拉開了人類航天時代的序幕，在全世界產生了重要影響。

對此，中國科學院經過研究后決定抓緊做兩項工作：一是起草中國第一個衛星規劃，二是做出了中國第一個衛星模型。接著，中國科學院黨組還把衛星研制列為中國科學院1958年第一項重大任務，代號是“581”，其意為1958年的第一號重大任務，并秘密成立了專門研究衛星的581研究組，組長是錢學森，趙九章任副組長。該研究組只用兩個多月的時間就完成了運載火箭結構的初步設計和載有多種高空環境探測儀器及動物艙的兩種探空火箭頭部模型。

經過國家領導人的部署，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），并把中國第一顆衛星命名為東方紅一號。從此，中國人造地球衛星的研制工作正式開始。

東方紅一號衛星的發射時間定在1970年，發射成功的標志，即總體要求是“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”就是衛星上天以后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。為此，技術人員后來想了不少辦法，攻克技術難關。

看得見：

給衛星穿了一條大裙子

東方紅一號衛星直徑只有1米，為了使地面上的人“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，因為該衛星是采用自旋穩定方式穩定，所以當它轉起來以后，由于角度不同，就會產生一閃一閃的效果，這樣在地面就比較容易觀測到。但研究表明，由于衛星太小，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6等星左右。所以，技術人員集思廣益又想出一個新辦法：把第三級固體火箭的“外衣”由錐形的“裙”變成球狀的“體”，通過第三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米直徑的球臺。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。由于第三級火箭是跟衛星一塊入軌的，與衛星一前一后，速度軌道差不多，前后距離不遠，所以在其附近很容易找到東方紅一號衛星。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。

聽得到：

在太空放《東方紅》不易

對于如何產生《東方紅》樂音，專家們曾提出過幾種方案，經比較決定，采用可靠性高、工作壽命長、消耗功率小、樂音悅耳嘹亮的電子音樂。對于如何發送《東方紅》樂音，也曾提出過三種方案，最后經研究決定，采用1臺發射機交替發送《東方紅》樂音。不過，要讓普通收音機直接收聽到東方紅一號衛星播發的《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，這對于當時中國火箭的運載能力來說是不可行的。為此，采用先由大型地面站接收，再通過廣播電臺轉播的辦法來實現。所以，在衛星發射上去后，全國人民聽到的《東方紅》樂音都是經廣播電臺轉播的衛星信號。設計人員曾打算在東方紅一號衛星上鑲滿毛澤東像章，但后來在周恩來總理的指示下，為了減輕衛星質量，這些像章沒有一起升空。

為了防止衛星上天后樂音變調或不響，衛星總體組組長何正華和樂音裝置的主要設計者劉承熙開始了他們技術上的探索。《東方紅》樂音最后采用電子線路模擬鋁板琴聲奏出。最后上天的產品是由上海科學儀器廠重新生產的。

為了滿足東方紅一號衛星研制要求，技術人員依靠自己的力量采用了鉚接、陽極化電拋光、光亮鋁件大面積鍍金、鋁件

熱處理等多項新工藝，并進行了不少刀具設備的革新，為完成東方紅一號衛星任務提供了技術保證。例如，在進行衛星蒙皮陽極化電拋光工序時，沒有房子就在露天下進行;沒有容器就鑄造了三個大鋁槽，在雪地里挖個坑，把鋁槽架在上面用木柴燒。就是在這樣的條件下，開展了陽極化電拋光試驗。經過了兩個月時間、上百次試驗，終于使蒙皮的輻射率和吸收率達到了規定的技術指標。

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東方紅一號為什么采用近似球體的72面體？

東方紅一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。為此，經專家們多次論證，最后確定東方紅一號由結構、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。由于是首次研制，所以對每一個分系統的研究、設計、試制、試驗、生產都是十分艱難的攻關過程。

該衛星外形為近似球體的72面體，直徑約1米，質量為173千克，轉速為120轉/分，采用自旋姿態穩定方式，利用太陽角計和紅外地平儀測定姿態。其結構包括外殼、儀器艙和承力筒。外殼為蒙皮骨架式結構，表面由按溫度控制要求經過處理的鋁合金為材料。

據東方紅一號衛星總體設計組副組長潘厚任研究員介紹，當時東方紅一號采用這種設計外形主要有以下考慮：

可使衛星有較大的結構利用空間;

在平面上粘貼太陽能電池片比在曲面上粘貼更方便可靠;

由于衛星采用自旋穩定方式，即衛星自旋軸相對于太陽的取向是不斷變化的，在72面球體上粘貼太陽能電池片可便于太陽能電池片在不同徑向的面上適當地均勻布設，使任何時刻太陽能電池的總輸出變化很小，這對整星能源系統的設計很有利（雖然后來因衛星任務和技術方案有所變化，東方紅一號上最終未粘貼太陽能電池片，而采用所攜帶的銀鋅電池供電，但結構設計未改動。另外，在與東方紅一號相同外形的中國第二顆人造衛星——實踐一號上成功地使用了這一設計方案，壽命超過8年）;

采用球形設計，可使東方紅一號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。

上得去：

一步到位轟動全球

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，裝載著兩顆東方紅一號衛星和1枚長征一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一顆人造衛星及其運載火箭情況的匯報。4月24日凌晨，毛澤東主席批準實施發射。因此，中國第一顆人造地球衛星東方紅一號終于在1970年4月24日21時35分由長征一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。

一時間，東方紅一號衛星播送的《東方紅》樂曲響遍全球，震動了世界。當天晚上，在北京天安門廣場、東西長安街上，人山人海，人們載歌載舞，通宵慶祝。“五一”國際勞動節晚上，在天安門城樓上，毛澤東主席、周恩來總理等黨和國家領導人親切接見了參加研制和發射中國第一顆人造地球衛星的代表。

當中國人在西北大漠里豎起第一座發射架時，西方一些發達國家認為那是開玩笑;當中國人用運行速度只有每秒幾十萬次的老式計算機編制衛星軌道程序時，洋專家又斷言：“不可能！”但是，中國人就是將“不可能”變成了“可能”。

抓得住：

超時工作發回遙測參數

為了探測太陽輻射和地磁場，東方紅一號最初的方案是裝有太陽X射線計、帶電粒子探測器和磁飽和式磁強計3個科學載荷，并通過遙測系統把有關數據發送回地面，后由于多種原因沒有裝，但把它們裝在此后發射的實踐一號上了。東方紅一號的儀器艙呈圓柱形，安裝在衛星中部，內裝各種儀器和電池。其底部就是承力筒，是衛星與火箭連接的重要部件。

東方紅一號工作在近地點439千米、遠地點2384千米、傾角68.5度、運行周期114分鐘的近地橢圓軌道上。

因為化學電池壽命有限，所以東方紅一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，與地面失去了聯系。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。由于東方紅一號衛星的近地點高度較高，因此東方紅一號衛星目前仍在軌道上。觀測表明，到2009年2月，東方紅一號還運行在近地點430千米、遠地點2075千米的軌道上。

東方紅一號衛星的上天，使中國成為繼蘇聯、美國、法國和日本之后，第五個完全依靠自己的力量成功發射衛星的國家。該星不僅全部達到了設計要求，而且質量比前4個國家發射的第一顆衛星質量總和還要超出29.8千克（美國的第一顆衛星只有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一顆衛星的水平。由于能源系統的保證，東方紅一號衛星上的各種科學儀器實際工作時間遠遠超過了設計的額定要求，取得了大量的工程遙測參數，為后來的衛星設計和研制工作提供了重要依據。

發射人造地球衛星是一項非常復雜的系統工程，第一顆衛星成功升空運行的實踐證明，這些系統技術性能可靠，為中國航天事業后來的發展奠定了扎實的基礎，提供了寶貴的經驗。

東方紅一號衛星的升空，在全世界引起了轟動，大大提高了中國在世界上的威望。在東方紅一號衛星研制和發射過程中形成的“兩彈一星”精神，是中華民族的寶貴財富，也是全國各族人民在現代化道路上奮勇開拓的力量源泉。