孫家棟與“東方紅一號”

王建蒙

今年是中國第一顆人造地球衛星“東方紅一號”發射成功50周年，恰逢中國第一顆人造地球衛星技術總負責人孫家棟剛剛度過91歲人生，這位航天戰略科學家是中國科學院院士，兩彈一星功勛獎章、國家最高科學技術獎、改革開放先鋒稱號和共和國勛章獲得者。共和國把一個個國家最高榮譽授予孫家棟，是因為他幾十年如一日以中國航天事業為己任，把祖國的需要作為奮斗、拼搏目標。從“東方紅一號”在九天之外向世界宣告——歷史悠久的中華民族跨進太空時代起，孫家棟追星逐月，與中國衛星發展結下不解之緣。孫家棟曾動情地說：“我的心愿就是造一輩子中國的星。”

上得去、抓得住、聽得到、看得見

1967年7月29日午后，正是北京最炎熱的盛夏，驕陽似火。已經是導彈設計主任的孫家棟正在伏案審核導彈設計圖紙，汗流浹背的孫家棟為了不讓頭上的汗珠流下來，他用一條毛巾圍在脖子上，趴在圖版上逐項查驗。

這時，國防科委一位同志驅車直接來到位于北京南苑，現在的運載火箭技術研究院孫家棟的辦公室對孫家棟說：“我是國防科委的汪永肅參謀，組織上派我來向你傳達上級的指示。國家將要開展人造衛星方面的研究，為了保證人造衛星研制工作能夠順利進行，中央已確定組建空間技術研究院，由錢學森擔任院長，錢學森向聶榮臻元帥推薦了你，根據聶老總的指示，上級決定調你去負責我國第一顆人造地球衛星的總體設計工作。”

1950年孫家棟是當日決定、當日入伍，17年后又是當日由搞導彈轉入搞衛星，人生的轉折來得是如此迅速。

國防科委在技術系統充分論證的基礎上，于1967年12月組織召開了“東方紅一號”衛星方案論證協調會，會議決定：中國第一顆人造衛星命名為“東方紅一號”；衛星總體目標抽象而通俗地概括為12字，即“上得去、抓得住、聽得清、看得見”；確定中國的第一顆人造衛星的科學水平和技術指標都要高于蘇聯、美國第一顆衛星。

總體技術目標確定后，需要對大量沒有論證清楚的問題進行逐一落實。當時，航天系統還沒有建立總設計師制度，當時的技術總負責人就相當于現在的總設計師。作為衛星技術總負責人的孫家棟，他大膽地提出對原來的衛星方案進行簡化，充分發揮技術人員的聰明才智和積極性，說服了一些老專家，把衛星研制計劃分為兩步走，先用最短的時間實現衛星上天，在解決了有無問題的基礎上，再研制帶有探測功能的工程應用衛星。由此，確定“東方紅一號”衛星由結構、熱控、電源、短波遙測、跟蹤、無線電和《東方紅》樂音裝置以及姿態測量部件組成，總質量控制在173公斤，直徑1米，外形為近似圓球的72面體，采用自旋穩定方式在空間運行。另外，在末級火箭上設置了“觀測裙”，以提高其在空間運行時的亮度，使人們不僅能聽到衛星發送的《東方紅》樂曲，還能看到衛星在空間運行的軌跡。

在那個年代，國家的技術人才短缺，基礎工業薄弱，加上當時的政治運動，造衛星的具體工作困難重重，時任國防科委副主任的劉華清（后為中央政治局常委、中央軍委副主席）在回憶錄中寫道：“我不懂衛星，也不管這項工作。到了1968年，‘東方紅一號衛星的研制遇到了問題，各分系統文齊武不齊，不協調不配套。衛星技術負責人孫家棟拿著方案找到我，他說話很直率，你懂也得管，不懂也得管。你們定了，拍個板，我們就可以往前走。聽了他們的匯報，問了有關情況，我心想，這事不能拖，總得有人承擔這責任。便對他說，技術上你負責，其他問題我負責，我拍板。回想起來，當時這么干，除了有一種強烈的責任感外，也有一點傻大膽的味道。”

太空奏響東方紅，聽似簡單，但在那個技術基礎條件下，實現起來還是有很大難度的。《東方紅》樂音裝置及短波遙測系統，采用一個發射機交替播送《東方紅》樂曲和發送衛星各種工程遙測參數，用了模擬鋁板琴演奏樂曲，用程序控制線路產生的節拍來控制音源振蕩器發音，從而保證了樂音嘹亮悅耳。

衛星的熱控系統利用自然平衡方法，采用遠紅外電加熱籠模擬，成功地攻克了熱控技術難關，保證儀器艙內的溫度能夠長時間保持在5～40攝氏度之間。

確保發送《東方紅》樂曲信號和遙測參數的拉桿式短波天線可靠釋放并展開，是保證能夠在太空播放《東方紅》樂曲的關鍵。衛星上共有4根短波天線，每根長3米，由3節組成，用鉸鏈與衛星腰帶相連接。天線的展開與釋放在地面比較容易實現，但在太空中高速旋轉狀態下則是一項較為復雜的運動過程。

于是，技術人員不厭其煩一遍遍模擬衛星自旋天線進行展開釋放試驗，1次、2次、3次、4次……一直做了10次仍然沒有成功。為了做到“穩妥可靠、萬無一失”，孫家棟經過反復思考，并與技術人員們探討后提出，天線釋放和展開的運動形式是個復雜的運動合成，要作為專題來研究，并且還要考慮在地面做試驗時重力的影響。天線組的人員進一步分析、試驗后認為，天線與衛星之間只有一個鉸鏈的設計，使每根天線相對衛星只有一個方向的轉動，這與衛星自旋時，依靠旋轉和離心力使天線展開和釋放的實際運動是不一致的。孫家棟統一了大家的意見后，確定修改了天線結構設計后，重新進行了幾次試驗，均獲成功。這個技術難關終于被攻克了。

緊接著，又攻克了測量衛星姿態的紅外地平儀，完成了頂級火箭上為了增強地面觀測的“觀測裙”等技術難關。

當時，中國的基礎工業非常薄弱，僅以小小的電信號連接插頭為例，當時國內難以制造二十多個插針的合格插頭。為了解決這個插頭問題，孫家棟他們不得不懷揣著總理辦公室的介紹信，通過當時上海市的主要負責人，找到上海無線電五廠，與幾位有經驗的老師傅具體切磋探討，制定了初步方案后又經過反復試驗，終于將這種衛星上專用的也是非常特殊的插頭造出來。

1969年9月，第一顆“東方紅一號”衛星完成了初樣衛星全部環境模擬試驗，結果證明衛星各系統符合指標要求，技術狀態正常。

10月，“東方紅一號”正樣衛星、也就是要發射上天的衛星完成了各系統的研制工作。中國第一顆人造地球衛星研制工作勝利在望，從國家領導人到主管部門，從衛星研制、生產、總裝車間到遠在大西北戈壁灘的發射場都在緊張準備和關注著衛星發射上天。

孫家棟回憶起這段歷史時，仍然動情地說：“幾十年的歷史實踐讓我們深刻認識到，最先進的武器是買不來的，軍工核心技術是買不來的，我們必須要依靠自己的力量強大國防。增強軍工科技創新能力，是國防科技工業增強核心競爭力的必由之路。在當時那種技術條件、物質生活、工作環境下，在那么短的時間里做成這樣一件大事，是中國社會主義集中力量辦大事，是大力協同、無私奉獻的航天精神的體現。”

聆聽總理的教誨

中國第一顆人造地球衛星的研制與發射，將是中國邁向宇宙空間的第一步，無論在國內還是在國際都具有非常大的政治影響。衛星研制的捷報頻傳同樣牽動著周恩來總理的心，周恩來和中央專委的領導在百忙之中幾次聽取了衛星研制工作進展情況的匯報。

1969年10月下旬的一天晚上，孫家棟作為衛星總體技術總負責人和錢學森的助手與錢學森一同來到人民大會堂江蘇廳，孫家棟的心情無比振奮也非常激動。他們匆匆忙忙剛把衛星初樣擺放好，中央領導和參加會議的有關部委領導步入會議大廳后，周總理向站立鼓掌的眾人舉起雙臂，招手讓大家坐下后自己坐了下來。

錢學森首先將孫家棟介紹給了周總理，總理親切地拉著孫家棟的手向他詢問了一些簡單情況，高興地說：“這么年輕的小伙子就是衛星專家，這很好嘛，今年多大年齡？”

孫家棟有些羞怯地回答：“今年40歲。”

周總理風趣地說道：“哦，還是小伙子嘛，學森同志的年輕弟子蠻多的嘛！”

本來渾身緊繃、大腦高度緊張的孫家棟，頓時被周總理幾句風趣的朗朗笑聲給調整得松弛下來。接著周總理說：“學森同志，是不是你先談？”

錢學森點點頭說：“好。”于是，將“東方紅一號”衛星的研制和“長征一號”運載火箭以及目前發射準備的總體情況作了全面匯報。

接著，由孫家棟對衛星的初樣進行了講解和說明，對主要技術參數和研制中的重要情況作了具體匯報。

周恩來對錢學森和孫家棟的匯報聽得很認真，還不時提出一些問題，尤其是對衛星上的每一個環節的質量和質量保障措施問得很詳細。當孫家棟匯報結束時，周恩來總理突然像考場里的考官那樣問孫家棟：“衛星上總共有多少根電纜？”

孫家棟如數作了回答。周總理又問：“衛星上總共有多少個插頭？”

這可難住了孫家棟，他一時有些語塞，衛星上有許多分系統，系統與系統之間、衛星與地面測試設備之間、衛星與火箭之間，有電源連接插頭，有無線電信號插頭，還有機械配合插頭，只顧了總體把關和嚴格要求各分系統完成指標，卻沒有將全部插頭進行準確的統計。

孫家棟紅著臉有些不好意思地說：“總理，我回去認真統計好后向您匯報。”

周恩來笑了笑和藹地說道：“這些數字對我來說是沒有什么用處的，但對你們來說應該是重要的。你們搞衛星工作首先要仔細認真，應該像外科醫生那樣對病人的每一條神經、每一根血管都很熟悉一樣，才能保證衛星的萬無一失。”孫家棟的腦子當時就感到周總理把衛星結構與人體結構相比很形象，尤其是用人體解剖學做手術為例，做到對衛星了如指掌、清清楚楚是一個跨學科的思維，值得在今后工作中舉一反三、胸中有數。

其實，孫家棟在得到他將參加匯報的通知后，大腦就有一個拿不準的考慮，不知道該不該向總理提出衛星許多儀器上鑲嵌的毛澤東金屬像章對衛星部件的影響，如何處理尊重科學與突出政治的矛盾？會前準備的方案是否能將問題匯報清楚？怎樣才能既解決問題，又不至于使領導為難。

那個時期正是“文化大革命”個人崇拜的鼎盛期間，在街上走一圈都會看到所有人的胸前都別著一枚毛主席像章。那個年代，那是人們對領袖的崇拜，但感情與科學的沖突是不可調和的。各系統的衛星單元儀器做出來后，上面都鑲嵌了一個毛主席像章，有的像章還很大，豈不知加上去的這些金屬像章對儀器有影響，首先是超過了原定的總體重量，那么多儀器綜合在一起，將會使火箭的運載余量減小。另外，每臺儀器都有自己特定的散熱要求，儀器所涂的顏色不同，結構材料的厚度不同，散熱的情況也不同，增加了毛主席像章有可能帶來許多意識不到的技術問題。但要肯定地說在儀器上加個毛主席像章就會把儀器弄壞，還需要從技術角度進行論證，因為沒有準確的數據，所以誰也不敢貿然多嘴，引火燒身將政治帽子招到自己頭頂。雖然大家對這件事情的本質心知肚明，可搞技術的人不敢吱聲也沒有膽量去肇事，孫家棟得到通知隨同錢學森一同向中央匯報前就在想，對這個事關重大的質量隱患不能錯失良機，只要拋開個人私心就不用擔心思前想后的種種顧慮。

于是，孫家棟很鄭重地說：“大家出于對毛主席的熱愛，在衛星儀器上裝了毛主席像章，從政治感情上講是可以理解的。但是從技術角度講，一是重量超限，二是衛星上天后有可能影響衛星質量。”

孫家棟發現周總理對這件事是很重視的，雖然周總理當時并沒有明確說這件事情的對錯，但語重心長地說：“大家對毛主席熱愛是可以理解的，但看看我們人民大會堂這么嚴肅的地方，也不是什么地方都要掛滿毛主席的像，有的地方是寫了主席的語錄，但是放在什么地方也是很嚴肅的，你看咱們這個會議室就沒有掛毛主席的像嘛。政治掛帥的目的是要把工作做好，而不是把政治掛帥庸俗化。搞衛星更是要有科學態度，要講科學。你們回去以后好好考慮一下，只要把道理給群眾講清楚，我想就不會有什么問題嘛。”

周恩來一字一句、句句在理的話語，不僅使孫家棟他們的內心豁然開朗，而且卸掉了一塊懸在各位心里的沉重的石頭。會后傳達了周恩來總理的原話，大家馬上按總理說的做了安排，這件棘手的難事得到了解決。

衛星遨游太空

1970年2月初，“東方紅一號”衛星成功地通過了整星狀態下的自旋試驗，火箭和衛星的質量按照要求全部合格，完成了在制造廠出廠前的各項準備工作。

3月26日，中央批準火箭、衛星正式出廠。孫家棟仔細查看衛星出廠的各項工作，撫摸著辛勤汗水澆灌的“寶貝”，但一想到衛星將按計劃節點發射的倒計時，內心就會激起一圈圈興奮的漣漪。

裝載著“長征一號”運載火箭和“東方紅一號”衛星的專列火車向西、向西，向封閉在大漠中的發射場進軍。

1970年4月14日，衛星測試的各項工作已經基本就緒，周總理和中央專委領導要求再次聽取發射場人員對火箭、衛星情況的匯報。當日午后，錢學森、李福澤、任新民、楊國宇、楊南生、戚發軔等領導和專家又登上了前往北京的軍用專機。孫家棟當時在北京，他一同來到人民大會堂福建廳。這時周總理彎曲著一只胳膊，熱情地向大家揮手致意，招手點著前排的位置說：“從發射場趕來的同志請到前面，到前面來坐。”

錢學森按照事先準備的材料詳細匯報火箭和衛星在發射場的測試情況。末了，錢學森以內疚的口吻說：“總裝時，盡管大家做了反復檢查，但在總檢查時還是發現了火箭艙內有遺留下的焊渣和鉗子等多余物。”

周恩來緊鎖一下眉頭，嚴厲地說：“這可不行！這等于外科醫生開刀把刀子、鉗子丟在了病人的肚子里嘛！你們的產品是允許搬來搬去，允許拆開、再組裝，找一遍不行再找一遍，總可以搞干凈嘛！無非是晚兩天出廠。把焊渣和鉗子丟在火箭里頭，這是不能原諒的！”

為了鼓舞大家的信心，總理說：“臨近發射，同志們要大膽去干，搞科學試驗嘛，成功和失敗的可能性都存在，你們大家要盡量把工作做細、做好，萬一失敗了也沒有什么，繼續努力就是了。失敗是成功之母嘛！”

15日深夜1時許，周恩來辦公室打來電話，傳達周恩來的指示：“從今天起一直到衛星上天，發射場的情況要逐日向周恩來辦公室電話匯報。”

1970年4月24日下午3點50分，錢學森在發射場接到周恩來總理從北京打來的電話：“毛主席已經批準了這次發射。希望大家鼓足干勁，細致地工作。要一次成功，為祖國爭光！”

發射場蔚藍的天空萬里無云，這時，發射警報從高音喇叭里再一次響起，發射場坪的人員按照發射程序逐步撤離，太陽已經落下，發射場四周的照明燈將發射場照得如同白晝，最后一次急促的撤離警報聲拉響后，發射場坪空無一人，地下控制室的潛望鏡伸向地面，人們屏氣呼吸等待火箭點火的最后一剎那……

21時35分，“點火”口令的瞬間，載有“東方紅一號”衛星的運載火箭的發動機噴射烈焰，運載火箭在排山倒海的轟鳴聲中向天空刺去。

15分鐘后高音喇叭里傳來“星箭分離”“衛星入軌”這一萬眾期盼的消息。

“東方紅一號”衛星發射成功了！

《東方紅》樂曲遨游太空、響徹全球！

這是中國史無前例發射成功的第一顆人造衛星。運載衛星上天的“長征一號”三級運載火箭也是中國自行研制、第一次承擔衛星發射任務。“東方紅一號”衛星進入太空運行軌道后距離地球表面最近點（技術術語稱之為近地點）高度439公里，距離地球表面最遠點（技術術語稱之為遠地點）高度2384公里，軌道平面與地球赤道夾角（技術術語稱之為軌道傾角）68.5度。衛星外形是直徑一米的球形72面體，衛星重量173公斤，用20.009兆赫的無線電頻率播放《東方紅》樂曲。中國是繼蘇聯、美國、法國和日本之后第五個獨立研制并發射人造地球衛星的國家。衛星的質量，比上述四個國家第一顆衛星的質量總和還要多，其跟蹤手段、信號傳遞方式、星上系統控制等也都超過上述四個國家第一顆衛星的水平。

大家歡欣跳躍，相互擁抱祝賀，淚水和汗水交織在了一起。

天涯地角有窮時，只有相思無盡處。50年過去彈指一揮間，孫家棟踐行和見證了中國從起步到跨入世界航天大國行列的全部歷程。人類自1957年向太空發射了第一個飛行器開始，截至2019年底共進行了5904次航天發射，中國1970年發射第一顆衛星至今已經完成326次航天飛行。縱觀中國航天發射史，從幾年發射一次到一周發射幾次、一天發射兩次，從第一個10次發射歷經了14年，到現在一年發射40次；2018年和2019年發射次數連續兩年位居世界第一。長征運載火箭的運載能力從幾百公斤量級到幾噸、幾十噸；人造衛星從會唱歌的東方紅一號到通信衛星、電視直播衛星、氣象衛星、遙感衛星、海洋衛星、定位導航衛星、數據傳輸中繼衛星、月球探測衛星；載人航天從一人寰宇到多人多天，從出艙活動到太空對接；航天發射場從發射單一導彈到低軌、中軌、高軌布局齊全的酒泉、太原、西昌、文昌航天發射場；航天體制從單一的國家體制向創新型商業航天發展，由藍箭航天自主研發的液氧/甲烷，無污染環保新型運載火箭發動機全系統變推力點火試車的圓滿成功，使民營火箭為中國航天下一步的發展提供延伸和補充；以藍箭引領的民營火箭上升為國家戰略為中國航天發展注入創新活力；從單個小衛星到幾百乃至數量更多的微納衛星星群、星座。

孫家棟深為中國航天的一派生機勃勃而自豪，深為自己拼搏奮斗一生的航天事業而驕傲，他堅信中國人有能力，有理由成為世界科技強國，中國人有能力、有自信為世界航天提供支持并做出更多的貢獻。