“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星： 開創(chuàng)中國航天事業(yè)新紀(jì)元

陳輝

2020年4月24日，是中國第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功50周年紀(jì)念日。

1970年4月24日21時(shí)35分，由以錢學(xué)森為首任院長的中國空間技術(shù)研究院自主研制的“東方紅一號(hào)”人造衛(wèi)星，在甘肅酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功，由此開創(chuàng)了中國航天事業(yè)的新紀(jì)元。中國成為繼蘇、美、法、日之后世界上第五個(gè)獨(dú)立研制并發(fā)射人造地球衛(wèi)星的國家。

“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星設(shè)計(jì)的工作壽命為20天，于1970年5月14日停止發(fā)射信號(hào)，與地面失去了聯(lián)系。由于近地點(diǎn)高度較高，至今仍在軌道上運(yùn)行。

“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星是中國衛(wèi)星的“星星之火”，在此之后的50年間，中國衛(wèi)星如雨后春筍，漸成“燎原之勢(shì)”。2018年12月25日0時(shí)53分，中國通信技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星三號(hào)成功發(fā)射。這一年，全球航天發(fā)射次數(shù)達(dá)114次，美國31次，中國39次，中國占世界航天發(fā)射總數(shù)的1/3強(qiáng)，居世界第一。

中國自“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射后，先后發(fā)射國產(chǎn)衛(wèi)星192顆。除衛(wèi)星發(fā)射外，如今中國衛(wèi)星在太空的數(shù)量僅次于美國、俄羅斯，居世界第三。

“東方紅一號(hào)”開創(chuàng)中國衛(wèi)星發(fā)射的新紀(jì)元

為了探尋中國衛(wèi)星的發(fā)展歷程，筆者曾采訪中國航天科技集團(tuán)有限公司和中國衛(wèi)星研制的科研院所及企業(yè)，獲得了一套“當(dāng)代中國航天事業(yè)”叢書，對(duì)中國衛(wèi)星事業(yè)的發(fā)展有了全方位的了解。

1965年8月，中央專委批準(zhǔn)了中國科學(xué)院《關(guān)于發(fā)展我國人造衛(wèi)星工作規(guī)劃方案建議》。后來，此方案被確定為代號(hào)“651”。這標(biāo)志著“東方紅一號(hào)”研制任務(wù)正式啟動(dòng)。

“東方紅一號(hào)”為科學(xué)探測(cè)性質(zhì)的試驗(yàn)衛(wèi)星，其任務(wù)是為發(fā)展我國對(duì)地觀測(cè)、通信廣播、氣象等應(yīng)用衛(wèi)星取得必要的設(shè)計(jì)參數(shù)。第一顆衛(wèi)星以發(fā)送無線電碼作為呼號(hào)，播放《東方紅》樂曲，讓全世界人民都能聽到中國衛(wèi)星的聲音。

“東方紅一號(hào)”工程由國防科委負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)，衛(wèi)星本體和地面測(cè)控系統(tǒng)由中國科學(xué)院負(fù)責(zé)，運(yùn)載火箭由七機(jī)部負(fù)責(zé)，衛(wèi)星發(fā)射場由國防科委試驗(yàn)基地負(fù)責(zé)建設(shè)。

1967年底，中央最后審定的“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星方案是：質(zhì)量不小于150千克（最后確定173千克），用“長征一號(hào)”運(yùn)載火箭送入軌道。衛(wèi)星運(yùn)行軌道，距地球最近點(diǎn)439公里，最遠(yuǎn)點(diǎn)2384公里，繞地球一周時(shí)間為114分鐘。

1970年2月，“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星、“長征一號(hào)”運(yùn)載火箭、地面觀測(cè)跟蹤系統(tǒng)、發(fā)射場建設(shè)全部準(zhǔn)備完畢。毛澤東批準(zhǔn)發(fā)射。

4月2日下午，周恩來在人民大會(huì)堂聽取即將發(fā)射的我國第一顆人造衛(wèi)星及運(yùn)載火箭情況的匯報(bào)。他詳細(xì)詢問了蘇、美兩國衛(wèi)星發(fā)射的情況，非常關(guān)心運(yùn)載火箭第一級(jí)落點(diǎn)位置，對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行經(jīng)過國外一些大城市的時(shí)間預(yù)報(bào)很重視，親自寫上也門、烏干達(dá)、贊比亞、坦桑尼亞等國首都的名稱，要求對(duì)衛(wèi)星通過各國首都時(shí)間進(jìn)行預(yù)報(bào)。

4月14日晚，在衛(wèi)星和運(yùn)載火箭完成技術(shù)陣地全部測(cè)試工作后，周恩來、李先念等在人民大會(huì)堂聽取剛從發(fā)射基地返京的錢學(xué)森、李福澤等作的關(guān)于發(fā)射準(zhǔn)備情況匯報(bào)，表示十分滿意。

“野東方紅一號(hào)”衛(wèi)星

4月24日夜，發(fā)射場和風(fēng)習(xí)習(xí)，繁星滿天。21時(shí)35分，火箭在震耳欲聾的轟鳴聲中離開發(fā)射架，直刺云天。21時(shí)48分，現(xiàn)場廣播中傳來“星箭分離、衛(wèi)星入軌”的喜訊。21時(shí)50分，國家廣播事業(yè)局報(bào)告，收到我國第一顆人造衛(wèi)星播放的《東方紅》樂曲，聲音清晰洪亮。

晚上10時(shí)整，國防科委指揮所向周恩來報(bào)告：衛(wèi)星發(fā)射成功，順利入軌。周恩來高興地答復(fù)：準(zhǔn)備慶賀！他立即向毛澤東報(bào)告了這一喜訊。

4月25日下午，新華社受權(quán)向全世界宣布：1970年4月24日，中國成功發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星。

“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星遨游太空，為五一國際勞動(dòng)節(jié)獻(xiàn)上了一份厚禮。當(dāng)天，毛澤東、周恩來在天安門城樓上親切接見了參加研制和發(fā)射人造衛(wèi)星的代表。

“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星從1965年底開始論證到1970年4月發(fā)射成功，歷時(shí)4年多時(shí)間。此后，中國發(fā)射的對(duì)地靜止通信衛(wèi)星系列——“東方紅”通信廣播衛(wèi)星系列，包括4種不同類型的靜止軌道通信衛(wèi)星，至今發(fā)射了東方紅一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)共10多顆衛(wèi)星，已納入我國衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)系統(tǒng)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯。

“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星的研制和發(fā)射成功，開創(chuàng)了中國衛(wèi)星發(fā)展新紀(jì)元，此后中國五大衛(wèi)星系統(tǒng)研制加速，震驚世界。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星探索神奇的空間奧妙

“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射后，為中國進(jìn)行空間科學(xué)探測(cè)展示了廣闊的前景，同時(shí)拉開了中國科學(xué)探測(cè)和技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星——“實(shí)踐”系列衛(wèi)星發(fā)射的序幕。

1970年5月，空間技術(shù)研究院向中央拿出了“實(shí)踐一號(hào)”科學(xué)探測(cè)和技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星的方案。8月，中央批準(zhǔn)了方案。

“實(shí)踐一號(hào)”衛(wèi)星采用自旋穩(wěn)定姿態(tài)控制方式，外形與“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星相似，為72面近似球形多面體，其中28面貼有太陽能電池片。熱控系統(tǒng)采用能保證衛(wèi)星長期工作的百葉窗技術(shù)，遙測(cè)系統(tǒng)的調(diào)制方案采用脈沖體制。

1971年3月3日，“實(shí)踐一號(hào)”衛(wèi)星由“長征一號(hào)”運(yùn)載火箭從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。衛(wèi)星重221千克，直徑1米。它在軌道上工作約8年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原定1年的設(shè)計(jì)壽命。“實(shí)踐一號(hào)”于1979年6月17日完成預(yù)定任務(wù)后隕落。

在“實(shí)踐一號(hào)”之后，我國在1981年9月20日，采取一箭三星的方式，將“實(shí)踐二號(hào)”“實(shí)踐二號(hào)甲”“實(shí)踐二號(hào)乙”衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，成為世界上第三個(gè)掌握一箭多星技術(shù)的國家。

1972年4月，“實(shí)踐二號(hào)”作為我國第一顆專門用于空間物理探測(cè)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星被列入國家計(jì)劃。七機(jī)部責(zé)成空間技術(shù)研究院總體設(shè)計(jì)部和空間物理研究所對(duì)“實(shí)踐二號(hào)”衛(wèi)星的探測(cè)任務(wù)、探測(cè)儀器和衛(wèi)星的技術(shù)途徑等進(jìn)行調(diào)研。后來，由于航天科技發(fā)展規(guī)劃的調(diào)整，發(fā)射“實(shí)踐二號(hào)”衛(wèi)星的運(yùn)載火箭幾經(jīng)變動(dòng)，該衛(wèi)星的設(shè)計(jì)方案也經(jīng)歷了多次演化。

“實(shí)踐二號(hào)”衛(wèi)星上帶有用于探測(cè)太陽活動(dòng)、地球附近空間的帶電粒子、地球和大氣的紅外和紫外輻射背景及高空大氣密度的11種儀器，并采用了自旋穩(wěn)定、整星對(duì)日定向的姿控方式和整星無源主動(dòng)式熱控等新技術(shù)，為中國此后研制各種衛(wèi)星提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射成功后，我國“實(shí)踐”科學(xué)探測(cè)衛(wèi)星共發(fā)射了9顆。其中包括：2004年9月9日發(fā)射的“實(shí)踐六號(hào)”A星和B星。2006年9月9日，我國將“實(shí)踐八號(hào)”育種衛(wèi)星成功送入預(yù)定軌道。“實(shí)踐八號(hào)”衛(wèi)星是我國首顆專門用于航天育種研究的返回式技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，星上裝載糧、棉、蔬菜、花卉等9大類2000余份約215千克農(nóng)作物種子材料，用于進(jìn)行空間環(huán)境下的誘變飛行試驗(yàn)。此后，中國又發(fā)射了10顆“實(shí)踐”衛(wèi)星，其中2次失敗，成功率80%。

2010年6月15日，中國成功將“實(shí)踐十二號(hào)”衛(wèi)星送入太空。根據(jù)北美防空司令部的軌道數(shù)據(jù)，“實(shí)踐十二號(hào)”升空后成功與“實(shí)踐六號(hào)03A”衛(wèi)星發(fā)生了“碰撞”。這說明中國成功進(jìn)行了一次空間交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)，為“天宮一號(hào)”與“神舟八號(hào)”的交會(huì)對(duì)接任務(wù)做好了技術(shù)驗(yàn)證準(zhǔn)備。

2012年10月14日，中國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征二號(hào)丙”運(yùn)載火箭，采用一箭雙星模式，成功將“實(shí)踐九號(hào)”A、B衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。

2013年10月25日，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功將“實(shí)踐十六號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道。

2016年4月6日，我國首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——“實(shí)踐十號(hào)”返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心由“長征二號(hào)丁”運(yùn)載火箭發(fā)射成功。這是我國空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)首批科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星中唯一的返回式衛(wèi)星，將利用太空中微重力等特殊環(huán)境完成19項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，涉及微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學(xué)、空間輻射效應(yīng)、重力生物效應(yīng)、空間生物技術(shù)六大領(lǐng)域。

2016年11月3日，由“實(shí)踐十七號(hào)”衛(wèi)星和“遠(yuǎn)征二號(hào)”上面級(jí)組成的載荷組合體，在“長征五號(hào)”運(yùn)載火箭的托舉下，成功進(jìn)入預(yù)定軌道。

2017年4月12日，“實(shí)踐十三號(hào)”通信衛(wèi)星于西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由“長征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭發(fā)射成功。衛(wèi)星發(fā)射10多分鐘后，與西昌遠(yuǎn)隔萬里之遙的“遠(yuǎn)望6號(hào)”在赤道附近第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并成功捕獲目標(biāo)，為火箭飛行“保駕護(hù)航”，為衛(wèi)星成功發(fā)射作出重要貢獻(xiàn)。

2017年7月2日，搭載著“實(shí)踐十八號(hào)”衛(wèi)星的“長征五號(hào)”遙二火箭，在海南文昌航天發(fā)射場執(zhí)行飛行任務(wù)。由于火箭飛行出現(xiàn)異常，發(fā)射任務(wù)失利。

2018年1月23日，中國首顆高通量通信衛(wèi)星“實(shí)踐十三號(hào)”在軌交付，正式投入使用。在軌測(cè)試期間，它完成了11個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目。其中首次高軌衛(wèi)星對(duì)地高速激光雙向通信試驗(yàn)的成功，標(biāo)志著中國在空間高速信息傳輸領(lǐng)域居世界前列，為后續(xù)天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)國家重大科技工程奠定了基礎(chǔ)。

2019年12月27日，“長征五號(hào)”遙三運(yùn)載火箭將“實(shí)踐二十號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射升空。衛(wèi)星將對(duì)“東方紅五號(hào)”平臺(tái)的八大項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行全面驗(yàn)證，并對(duì)未來空間發(fā)展的新領(lǐng)域、新技術(shù)、新產(chǎn)品進(jìn)行在軌驗(yàn)證，不僅提升平臺(tái)技術(shù)成熟度，還將推動(dòng)牽引以下一代高容量寬帶通信衛(wèi)星為代表的型號(hào)立項(xiàng)工作。

從20世紀(jì)70年代至今，中國先后研制和發(fā)射了“實(shí)踐一號(hào)”衛(wèi)星、“實(shí)踐二號(hào)”衛(wèi)星群、“實(shí)踐四號(hào)”、“實(shí)踐五號(hào)”“實(shí)踐二十號(hào)”等衛(wèi)星，初步形成了“實(shí)踐”系列科學(xué)探測(cè)與技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星體系。

返回式遙感衛(wèi)星喜獲大量太空原始資料

“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星派生出來的第二個(gè)系列衛(wèi)星，是返回式遙感衛(wèi)星。

返回式遙感衛(wèi)星，是指在軌道上完成任務(wù)后，有部分結(jié)構(gòu)會(huì)返回地面的人造衛(wèi)星。一般衛(wèi)星在發(fā)射入軌后，就在太空?qǐng)?zhí)行任務(wù)，并不需要返回地面，如通信、導(dǎo)航、氣象等衛(wèi)星。但有的衛(wèi)星需要回到地面，如偵察、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等衛(wèi)星。

返回式衛(wèi)星最基本的用途是照相偵察。比起航空照片，衛(wèi)星照片的視野更廣闊、效率更高。早期由于技術(shù)所限，必須利用底片才能拍攝高清晰度的照片。因此，必須讓衛(wèi)星帶回底片或用回收筒將底片送回地面進(jìn)行沖洗和分析。各航天大國都曾利用返回式衛(wèi)星做軍事偵察及國土普查。現(xiàn)在由于可從衛(wèi)星上直接傳送影像數(shù)據(jù)到地面，返回式衛(wèi)星的功能又演變?yōu)榛厥諏?shí)驗(yàn)品的空間實(shí)驗(yàn)室。

1966年初，七機(jī)部第八設(shè)計(jì)院在總工程師王希季主持下，開始對(duì)返回式衛(wèi)星總體方案進(jìn)行探討，1967年9月進(jìn)入方案設(shè)計(jì)階段，1970年3月進(jìn)入初樣研制階段，1973年1月轉(zhuǎn)入正樣研制階段。

1975年11月26日，我國第一顆返回式衛(wèi)星發(fā)射成功，衛(wèi)星在軌運(yùn)行3天后成功返回。作為光學(xué)遙感衛(wèi)星，第一顆返回式衛(wèi)星上的第一代膠片型航天光學(xué)遙感相機(jī)恰似其眼睛，能清晰地分辨出公路、碼頭等目標(biāo)，獲取了我國第一批重要對(duì)地觀測(cè)資料。中國成為繼美、蘇之后，第三個(gè)掌握返回式衛(wèi)星技術(shù)的國家。

1976年12月7日，我國第二顆返回式衛(wèi)星進(jìn)入酒泉發(fā)射場。然而，在發(fā)射的關(guān)鍵時(shí)刻，出現(xiàn)了重大問題。12月7日12時(shí)22分，離火箭點(diǎn)火時(shí)間只剩下2分鐘，指揮員下達(dá)了“擺桿擺動(dòng)”口令，操作員立即按下電鈕，但擺桿沒有動(dòng)。再按仍沒有反應(yīng)，擺桿失靈了。這時(shí)，指揮員果斷下達(dá)人工進(jìn)行擺動(dòng)的命令。只見3名戰(zhàn)士從地下室沖向幾十米外的塔架。由于即將發(fā)射，塔架上的電梯已經(jīng)斷電，他們只能順著塔架的扶梯，爬上30米高的塔頂，用手?jǐn)[動(dòng)擺桿。他們奇跡般地成功了，然后迅速跑回地下室，全過程僅用了5分鐘。

此時(shí)已經(jīng)超過預(yù)定發(fā)射時(shí)間10分鐘，但還在衛(wèi)星發(fā)射的最佳時(shí)間內(nèi)，指揮員果斷下達(dá)了發(fā)射命令。衛(wèi)星成功進(jìn)入預(yù)定軌道，3天后順利返回。第一顆返回式衛(wèi)星出現(xiàn)的問題全部得到解決。

返回式衛(wèi)星為中國航天遙感事業(yè)首開先河。在傳輸式遙感衛(wèi)星使用之前的20多年里，我國的航天遙感資料都來自返回式衛(wèi)星，應(yīng)用于國土資源普查、大地測(cè)量以及河流、海岸監(jiān)測(cè)等方面，還進(jìn)行了大量的搭載科學(xué)實(shí)驗(yàn)，取得了豐碩成果。衛(wèi)星在城鄉(xiāng)規(guī)劃、水利建設(shè)、地質(zhì)資源勘探、考古以及空間育種等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

中國返回式衛(wèi)星是主要用于國土普查的遙感衛(wèi)星。20世紀(jì)70年代以來共研制了6種型號(hào)，進(jìn)行了24次發(fā)射。迄今為止，返回式衛(wèi)星共研制了6種型號(hào)：第一代返回式國土普查衛(wèi)星、第一代返回式攝影測(cè)繪衛(wèi)星、第二代返回式國土普查衛(wèi)星、第二代返回式攝影測(cè)繪衛(wèi)星、返回式國土詳查衛(wèi)星、“實(shí)踐八號(hào)”育種衛(wèi)星。

在“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射成功后的50年間，返回式衛(wèi)星成為中國發(fā)射最多的衛(wèi)星系列。在“實(shí)踐十號(hào)”之前，中國共研制了國土普查衛(wèi)星、攝影測(cè)繪衛(wèi)星、空間育種衛(wèi)星等合計(jì)6種型號(hào)24顆衛(wèi)星，衛(wèi)星平臺(tái)經(jīng)過了三代跨越。

從1975年發(fā)射第一顆返回式衛(wèi)星至今，中國已發(fā)射了24顆返回式衛(wèi)星，搭載了數(shù)百個(gè)微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，其實(shí)驗(yàn)成果被應(yīng)用于新材料的研發(fā)、新藥品的制造以及農(nóng)作物新品種的栽培等方面。

“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)“天有可測(cè)風(fēng)云”

古人云：“天有不測(cè)風(fēng)云。”但中國“風(fēng)云”系列氣象衛(wèi)星升入太空，打破了這一古訓(xùn)。

1969年1月29日，周恩來在接見中央氣象局等單位的代表時(shí)指示，一定要采取措施，改變落后面貌，應(yīng)該搞自己的氣象衛(wèi)星。

1970年2月16日，氣象衛(wèi)星研制任務(wù)下達(dá)到剛剛組建的上海航天基地。

1977年，國防科工委在上海召開氣象衛(wèi)星大總體方案論證會(huì)。會(huì)議正式上報(bào)中國第一顆太陽同步軌道氣象衛(wèi)星命名為“風(fēng)云一號(hào)”，從此開啟了中國“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星的新紀(jì)元。

1988年9月7日，我國第一顆極軌氣象衛(wèi)星——“風(fēng)云一號(hào)”A星在山西太原發(fā)射成功。“風(fēng)云一號(hào)”A星星箭分離后14分鐘，廣州氣象衛(wèi)星地面站率先收到幾百幀云圖信號(hào)，并實(shí)時(shí)傳送到國家衛(wèi)星氣象中心，這是中國氣象衛(wèi)星最早的信息。

遺憾的是，“風(fēng)云一號(hào)”A星運(yùn)行到第39天時(shí)姿態(tài)失控，衛(wèi)星未能達(dá)到考核壽命半年的要求。

“風(fēng)云一號(hào)”A星失敗后，我國于1990年9月3日用“長征四號(hào)”火箭成功發(fā)射了“風(fēng)云一號(hào)”B星，衛(wèi)星每天繞地球14圈，屬于試驗(yàn)型氣象衛(wèi)星。衛(wèi)星上裝載的遙感器，成像性能良好，獲取的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為后續(xù)衛(wèi)星的研制和管理提供了有意義的參考。衛(wèi)星獲取的遙感數(shù)據(jù)主要用于天氣預(yù)報(bào)和植被、冰雪覆蓋、洪水、森林火災(zāi)等環(huán)境監(jiān)測(cè)。

“風(fēng)云一號(hào)”B星正常運(yùn)行165天后，星載計(jì)算機(jī)突發(fā)故障造成姿態(tài)失控，后經(jīng)搶救恢復(fù)正常工作。由于星載計(jì)算機(jī)受空間環(huán)境的影響，工作不穩(wěn)定，衛(wèi)星斷續(xù)工作，但沒有達(dá)到設(shè)計(jì)壽命要求。

“風(fēng)云一號(hào)”C星于1999年5月10日發(fā)射。衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命為2年，壽命期內(nèi)云圖資料的可利用率大于97.5%。對(duì)空間環(huán)境影響的適應(yīng)性和系統(tǒng)可靠性都得到較大提高，在軌穩(wěn)定運(yùn)行了近5年。2000年5月，“風(fēng)云一號(hào)”C星因其在軌運(yùn)行的穩(wěn)定性和獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，被世界氣象組織正式列入世界業(yè)務(wù)極軌氣象衛(wèi)星序列，成為中國第一顆被列入世界氣象業(yè)務(wù)的衛(wèi)星，為世界各國免費(fèi)提供氣象資料。美洲、歐洲和亞洲等地區(qū)多個(gè)國家都建立了兼容接收風(fēng)云1C、1D星的數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用系統(tǒng)。“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星數(shù)據(jù)成為全球?yàn)?zāi)害監(jiān)測(cè)和環(huán)境變化研究的重要數(shù)據(jù)之一。

“風(fēng)云一號(hào)”C星榮獲2001年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

截至目前，我國已成功發(fā)射了10多顆氣象衛(wèi)星，其中7顆在軌運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了極軌氣象衛(wèi)星升級(jí)換代和上、下午星組網(wǎng)觀測(cè)，形成了靜止氣象衛(wèi)星“多星在軌、統(tǒng)籌運(yùn)行、互為備份、適時(shí)加密”的業(yè)務(wù)運(yùn)行格局。

目前國內(nèi)接收與利用風(fēng)云衛(wèi)星資料的用戶已超過2500家，其為氣象、海洋、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、交通、航空、航天、環(huán)保等領(lǐng)域提供了大量科學(xué)數(shù)據(jù)，支持了78個(gè)國家重點(diǎn)科研項(xiàng)目，為我國防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對(duì)氣候變化、保障生態(tài)文明建設(shè)等作出了重要貢獻(xiàn)。

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)打破美國GPS對(duì)中國的打壓

2019年6月25日2時(shí)09分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭，成功發(fā)射第46顆“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星。該衛(wèi)星是“北斗三號(hào)”系統(tǒng)的第21顆組網(wǎng)衛(wèi)星、第2顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域組網(wǎng)向全球組網(wǎng)的飛躍。“北斗”衛(wèi)星計(jì)劃2020年前后開始全球服務(wù)。

目前，世界上有四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）是中國自主研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國GPS（全球定位系統(tǒng)）、俄羅斯GLONASS（“格洛納斯”）系統(tǒng)之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和美國GPS系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)、歐盟GALILEO（“伽利略”）系統(tǒng)，是聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(huì)已認(rèn)定的四大供應(yīng)商。

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具有短報(bào)文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш健⒍ㄎ缓褪跁r(shí)能力，定位精度10米，測(cè)速精度0.2米/秒，授時(shí)精度10納秒。

中國高度重視“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展，自20世紀(jì)80年代開始探索適合國情的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展道路，形成了“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略：

返回式遙感衛(wèi)星

第一步，建設(shè)“北斗一號(hào)”系統(tǒng)。1994年，啟動(dòng)“北斗一號(hào)”系統(tǒng)工程建設(shè);2000年，發(fā)射2顆地球靜止軌道衛(wèi)星，建成系統(tǒng)并投入使用，采用有源定位體制，為中國用戶提供定位、授時(shí)、廣域差分和短報(bào)文通信服務(wù);2003年，發(fā)射第3顆地球靜止軌道衛(wèi)星，進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)性能。

第二步，建設(shè)“北斗二號(hào)”系統(tǒng)。2004年，啟動(dòng)“北斗二號(hào)”系統(tǒng)工程建設(shè);2012年底，完成14顆衛(wèi)星（5顆地球靜止軌道衛(wèi)星、5顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和4顆中圓地球軌道衛(wèi)星）發(fā)射組網(wǎng)。“北斗二號(hào)”系統(tǒng)在兼容“北斗一號(hào)”系統(tǒng)技術(shù)體制基礎(chǔ)上，增加無源定位體制，為亞太地區(qū)用戶提供定位、測(cè)速、授時(shí)和短報(bào)文通信服務(wù)。

第三步，建設(shè)“北斗三號(hào)”系統(tǒng)。2009年，啟動(dòng)“北斗三號(hào)”系統(tǒng)建設(shè);2018年底，完成19顆衛(wèi)星發(fā)射組網(wǎng)，完成基本系統(tǒng)建設(shè)，向全球提供服務(wù);計(jì)劃2020年底前，完成30顆衛(wèi)星發(fā)射組網(wǎng)，全面建成“北斗三號(hào)”系統(tǒng)。“北斗三號(hào)”系統(tǒng)繼承“北斗”有源服務(wù)和無源服務(wù)兩種技術(shù)體制，能夠?yàn)槿蛴脩籼峁┗緦?dǎo)航（定位、測(cè)速、授時(shí)）、全球短報(bào)文通信、國際搜救服務(wù)，中國及周邊地區(qū)用戶還可享有區(qū)域短報(bào)文通信、星基增強(qiáng)、精密單點(diǎn)定位等服務(wù)。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是現(xiàn)代軍事的“太空眼”，沒有它，巡航導(dǎo)彈、激光制導(dǎo)炸彈和戰(zhàn)略核導(dǎo)彈都是“瞎子”。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要服務(wù)于四大領(lǐng)域：軍用，供軍隊(duì)使用;導(dǎo)航，供民用飛機(jī)、船舶導(dǎo)航以及其他民用工程的定位;測(cè)時(shí)，供各種觀測(cè)臺(tái)和天文臺(tái)定時(shí)用;測(cè)地，供大地測(cè)量和地球動(dòng)力學(xué)觀測(cè)用。

中國成功發(fā)射“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星，引起美、俄、英、法等國媒體的極大關(guān)注。這意味著中國打破了西方在太空信息領(lǐng)域的壟斷，形成了美、俄、歐、中在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)上“四強(qiáng)爭雄”的格局。

美國國防部從1973年進(jìn)行GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的開發(fā)，是世界上第一個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)明國。目前GPS系統(tǒng)由28顆衛(wèi)星組成，在相當(dāng)長的時(shí)間壟斷了全球軍用和民用衛(wèi)星導(dǎo)航市場。中國民用車載導(dǎo)航系統(tǒng)基本為美國GPS所覆蓋。

繼美國之后，俄羅斯在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域也奮起直追。“格洛納斯”導(dǎo)航系統(tǒng)于20世紀(jì)70年代由蘇聯(lián)開發(fā)，主要用于軍事領(lǐng)域。1982年發(fā)射首顆導(dǎo)航衛(wèi)星入軌。2001年俄羅斯與印度合作，將其升級(jí)為軍民兩用全球?qū)Ш较到y(tǒng)。目前，“格洛納斯”系統(tǒng)完成24顆衛(wèi)星的部署工作后，導(dǎo)航范圍可覆蓋整個(gè)地球表面和近地空間，實(shí)現(xiàn)全球定位導(dǎo)航，定位精度達(dá)到1.5米以內(nèi)。“格洛納斯”的定位精度比不上美國的GPS和歐洲的“伽利略”導(dǎo)航系統(tǒng)，但抗干擾能力是最強(qiáng)的，可以有效地防止整個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)被敵方干擾。

中國“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的問世，使美國深感不安。美國《太空新聞》報(bào)道認(rèn)為，中國的“北斗”軍事衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)擾亂了美國的計(jì)劃。中國航天部門正試圖借鑒歐洲“伽利略”系統(tǒng)，通過發(fā)射與美國導(dǎo)航衛(wèi)星相似的M編碼頻率信號(hào)，來壓制美國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的軍事優(yōu)勢(shì)。美國最好的解決方法是，直接發(fā)展GPS-4，即第四代GPS。

中國“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)的問世和不斷完善，將逐步打破美國GPS一統(tǒng)天下的局面。

探月“嫦娥工程”實(shí)現(xiàn)五星紅旗插上月球

中國的探月工程，即“嫦娥工程”，由“嫦娥”系列衛(wèi)星組成。

1994年，我國航天科技工作者進(jìn)行了探月活動(dòng)的必要性和可行性研究。1996年，完成了探月衛(wèi)星的技術(shù)方案研究。1998年，完成了衛(wèi)星關(guān)鍵技術(shù)研究，以后又開展了深化論證工作。經(jīng)過10年的醞釀，最終確定我國整個(gè)探月工程分為“繞”“落”“回”三個(gè)階段。

“繞”為第一階段。首先實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星繞月飛行探測(cè)。這一階段主要任務(wù)在于研制和發(fā)射能夠探測(cè)月球的衛(wèi)星和火箭，并為后續(xù)工作鋪路。繞月時(shí)可利用很多儀器對(duì)月球拍照、觀測(cè)。

“落”為第二階段。探測(cè)器要首先完好無損地降落在月球上，之后才能載人上去。探月飛船一般是主飛船繞著月球飛，然后探測(cè)器降落到月球表面。探測(cè)完成后，探測(cè)器要么留在月球，要么回到繞月的飛船上。這個(gè)階段要開展“軟著陸”和月球表面的勘查。“軟”的意思是，別一頭撞上去，機(jī)器要完好，要能接收地球的遙控信號(hào)。月球離地球很遠(yuǎn)，無線電指揮信號(hào)要較長時(shí)間才能到達(dá)和返回，這對(duì)超遠(yuǎn)距離通信技術(shù)以及月球車自動(dòng)運(yùn)行和應(yīng)對(duì)突發(fā)情況的程序研發(fā)也提出了更高的要求。

“回”為第三階段。未來探測(cè)器不能長期滯留在“嫦娥”上，而要隨返回艙返回地球。同時(shí)，科學(xué)家需要在地球上對(duì)月球樣本進(jìn)行分析。因此，這個(gè)階段需要有能把月球車采集到的樣品帶回來的技術(shù)。“回”不是指繞月球飛行的衛(wèi)星回來，而是指登上月球的探測(cè)器能回到地球。

2004年，中國正式開展月球探測(cè)工程，并命名為“嫦娥工程”。“嫦娥工程”分為無人月球探測(cè)、載人登月和建立月球基地三個(gè)階段。

2004年11月19日，“嫦娥一號(hào)”開始初樣研制，“嫦娥工程”進(jìn)入實(shí)施階段。2005年底，完成了衛(wèi)星初樣產(chǎn)品的研制和相關(guān)試驗(yàn)。2006年3月，中國探月工程第一顆衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”進(jìn)入有效載荷正樣系統(tǒng)最后聯(lián)試階段，以確保科學(xué)探測(cè)設(shè)備將來在太空正常工作。2006年10月前，完成了探月衛(wèi)星正樣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研制、總裝、測(cè)試和各項(xiàng)試驗(yàn);2007年8月，完成了產(chǎn)品研制，并通過了各項(xiàng)試驗(yàn)考核驗(yàn)證。

“嫦娥一號(hào)”月球探測(cè)衛(wèi)星由中國空間技術(shù)研究院承制，由衛(wèi)星平臺(tái)和有效載荷兩大部分組成。衛(wèi)星平臺(tái)利用“東方紅三號(hào)”衛(wèi)星平臺(tái)技術(shù)研制，科研人員對(duì)結(jié)構(gòu)、推進(jìn)、電源、測(cè)控和數(shù)傳等8個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行了適應(yīng)性修改。有效載荷包括CCD立體相機(jī)、成像光譜儀和低能粒子探測(cè)器等科學(xué)探測(cè)儀器。

2007年10月24日18時(shí)05分，“嫦娥一號(hào)”成功發(fā)射，這是我國首顆繞月人造衛(wèi)星。根據(jù)我國探月工程的四大科學(xué)目標(biāo)，“嫦娥一號(hào)”上搭載了8種24臺(tái)（件）科學(xué)探測(cè)儀器，重130千克。該衛(wèi)星的主要探測(cè)目標(biāo)是：獲取月球表面的三維立體影像;分析月球表面有用元素的含量和物質(zhì)類型的分布特點(diǎn);探測(cè)月壤厚度和地球至月球的空間環(huán)境。在圓滿完成各項(xiàng)使命后，于2009年按預(yù)定計(jì)劃受控撞月。

2010年10月1日18時(shí)59分，“嫦娥二號(hào)”成功發(fā)射。它是我國探月工程二期的技術(shù)先導(dǎo)星，獲得了月球表面三維影像、月球物質(zhì)成分分布圖等資料。

2013年12月2日1時(shí)30分，“嫦娥三號(hào)”成功發(fā)射。它是我國第一個(gè)月球“軟著陸”的無人登月探測(cè)器，并創(chuàng)造了全世界在月工作最長紀(jì)錄。

2018年12月8日，“嫦娥四號(hào)”成功發(fā)射。“嫦娥四號(hào)”是“嫦娥三號(hào)”的備份星，作為世界首個(gè)在月球背面“軟著陸”和巡視探測(cè)的航天器，其主要任務(wù)是著陸月球表面，繼續(xù)更深層次更加全面地科學(xué)探測(cè)月球地質(zhì)、資源等方面的信息，完善月球的檔案資料。

“嫦娥五號(hào)”是中國研制的首個(gè)實(shí)施無人月面取樣返回的航天器，也是中國探月工程的收官之作，計(jì)劃2020年發(fā)射，實(shí)現(xiàn)區(qū)域“軟著陸”及采樣返回。至此，中國探月工程將實(shí)現(xiàn)“繞”“落”“回”三步走目標(biāo)。

量子衛(wèi)星首次實(shí)現(xiàn)太空與地面的量子通信

2016年8月16日1時(shí)40分，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征二號(hào)丁”運(yùn)載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”發(fā)射升空，在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。

量子通信的安全性基于量子物理基本原理，單光子的不可分割性和量子態(tài)的不可復(fù)制性，保證了信息的不可竊聽和不可破解，從原理上確保身份認(rèn)證、傳輸加密以及數(shù)字簽名等的無條件安全，可從根本上永久性解決信息安全問題。中國量子衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉院士介紹，如果說地面量子通信構(gòu)建了一張連接每個(gè)城市、每個(gè)信息傳輸點(diǎn)的“網(wǎng)”，那么量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星就像一桿將這張網(wǎng)射向太空的“標(biāo)槍”。當(dāng)這張縱橫寰宇的量子通信“天地網(wǎng)”織就，海量信息將在其中來去如影，并且“無條件”安全。

中國量子衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉

量子衛(wèi)星于2011年12月立項(xiàng)，是中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)首批科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星之一。

量子衛(wèi)星工程由中科院國家空間科學(xué)中心總負(fù)責(zé)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)負(fù)責(zé)科學(xué)目標(biāo)的提出和科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)的研制，中科院上海微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院抓總研制衛(wèi)星系統(tǒng)，中科院上海技術(shù)物理研究所聯(lián)合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制有效載荷分系統(tǒng)，中科院國家空間科學(xué)中心牽頭負(fù)責(zé)地面支撐系統(tǒng)研制、建設(shè)和運(yùn)行，對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心等單位參加。

2011年12月23日，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星工程啟動(dòng)暨動(dòng)員會(huì)在京召開，標(biāo)志著量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星正式進(jìn)入工程研制階段。2014年12月30日，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星正式轉(zhuǎn)入正樣研制階段。2015年12月6日，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星系統(tǒng)與科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)完成星地光學(xué)對(duì)接實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了天地一體化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠滿足科學(xué)目標(biāo)的指標(biāo)要求。

2016年8月16日，“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星成功發(fā)射升空。2017年1月18日，在圓滿完成4個(gè)月的在軌測(cè)試任務(wù)后，正式交付中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)使用。

2017年6月16日，“墨子號(hào)”在世界上首次實(shí)現(xiàn)千公里量級(jí)的量子糾纏，意味著量子通信向?qū)嵱眠~出一大步。8月12日，“墨子號(hào)”取得最新成果——國際上首次成功實(shí)現(xiàn)千公里級(jí)的星地雙向量子通信，為構(gòu)建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)宣布，全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”圓滿完成三大科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)：量子糾纏分發(fā)、量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)。

2018年1月，在中國和奧地利之間首次實(shí)現(xiàn)距離達(dá)7600公里的洲際量子密鑰分發(fā)，并利用共享密鑰實(shí)現(xiàn)加密數(shù)據(jù)傳輸和視頻通信。該成果標(biāo)志著“墨子號(hào)”已具備實(shí)現(xiàn)洲際量子保密通信的能力。

經(jīng)過多年的努力，中國已經(jīng)躋身于國際一流的量子信息研究行列，在城域量子通信技術(shù)方面也走在了世界前列。

量子衛(wèi)星的成功發(fā)射和在軌運(yùn)行，將有助于我國在量子通信技術(shù)實(shí)用化整體水平上保持和擴(kuò)大國際領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)國家信息安全和信息技術(shù)水平跨越式提升，對(duì)于推動(dòng)我國空間科學(xué)衛(wèi)星系列可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

世界上第一顆人造衛(wèi)星是在1957年由蘇聯(lián)人發(fā)射的。1970年4月24日，我國成功發(fā)射第一顆衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”。到2019年10月，中國正在運(yùn)行的衛(wèi)星多達(dá)301顆。人們回顧中國衛(wèi)星發(fā)展史的時(shí)候，永遠(yuǎn)不要忘了宇宙中最明亮的那顆中國衛(wèi)星是“東方紅一號(hào)”。