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東方天曲《東方紅》:中國首顆人造衛星發射記

米艾尼 · 2019-06-22 · 來源:北京日報
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  49年前,“東方紅太陽升……”的樂曲由東方紅一號衛星傳遍世界。自1970年4月24日成功發射,中國的第一顆人造衛星在太空向地球連續播放了28天《東方紅》。

  直到今天,東方紅一號仍按照最初設定的軌道,圍繞地球飛行著。據估計它至少還將繼續運行數百年。

  東方紅一號衛星,不僅是一顆人造衛星,更凝聚著厚重的民族精神,承載著一個國家的榮譽。從東方紅一號開始,中國打開了太空之門。4月24日,成了“中國航天日”。

  從1958年中國科學家第一次倡議開展人造衛星的研究工作,到東方紅一號衛星成功發射上天,中國第一顆人造衛星的飛天之路,走了整整12年。

  一顆小小的衛星背后是一個龐大的群體,他們曾為了中國的“航天夢”執著努力,付出血汗,甚至生命。

  輝煌背后的那些奮斗,歷史永遠不會忘記。

 

  “我們也要搞人造衛星”

  1957年10月4日夜晚,蘇聯發射了世界上第一顆人造衛星斯普特尼克一號,世界為之震驚。人類的“太空時代”正式開啟。

  作為人類第一顆人造地球衛星,斯普特尼克一號的構造并不復雜,它的用途就是通過向地球發出信號來提示太空中的氣壓和溫度變化。斯普特尼克一號升空后發射了3個星期的信號,在軌道中度過3個多月,圍繞地球轉了1400多圈,最后墜入大氣層消失。

  就在斯普特尼克一號升空后不久,毛澤東赴莫斯科參加世界共產黨首腦會議,一下飛機,他便發表了熱情洋溢的講話:“蘇聯第一顆人造衛星上天,是一項偉大的成就,它標志著人類進一步征服大自然的新紀元的開始。”

  聶榮臻元帥的女兒聶力當時正在蘇聯留學,在《山高水長——回憶父親聶榮臻》一書中,聶力回憶斯普特尼克一號的發射帶來的震撼。

  

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  工作人員對衛星進行調試。

  她寫道:“當時,大家紛紛議論,什么時候我們中國也有自己的人造衛星。但我們深知,這太難了,對于中國來說,還是很遙遠的事情。”

  事實上,當時大部分中國人還不知道衛星到底是什么。

  在蘇聯人造衛星發射成功一年多之前,1956年底聶榮臻元帥擔任了分管自然科學和國防工業、國防科研工作的國務院副總理。他后來撰文寫道:“當我們還在醫治戰爭創傷的時候,世界上一些主要的大國已經實現了現代化,進入了所謂‘原子時代’和‘噴氣時代’。更重要的是,我們已經有了抗美援朝戰爭的感受,技術裝備落后,使我們吃了許多虧。”

  當時的中國,與世界科技發達國家的差距顯而易見,聶榮臻元帥對技術裝備的落后更是有著刻骨銘心的體會。就任國務院副總理伊始,他的眼光就瞄向了國防科技的最前沿。他向國務院和中央軍委建議,在航空委員會下面設立導彈管理局,建立導彈研究院,即國防部第五研究院,簡稱五院。五院第一任院長,就是大名鼎鼎的錢學森。

  不過,那時候的五院研究的是以導彈為代表的尖端武器,這也是當時全國科研工作的重心。衛星和發射衛星的運載火箭,并沒有納入科研進程。

  不過,在火箭發展歷程中,導彈和運載火箭,本就是一奶同胞。把中國第一顆人造衛星送入太空的運載火箭,基礎正是來源于導彈。火箭名“長征”,導彈號“東風”,如今又各自衍生出了更為先進的龐大家族。

  《中國兩彈一星實錄》作者彭繼超告訴記者:“發射衛星,最重要的事情之一是發射能力,要有能夠運載衛星的火箭,所以火箭技術至關重要。”

  早在1928年,蘇聯就建立了“列寧格勒空氣動力實驗室”,這個實驗室就是專門研究火箭的機構。

  二戰中,1942年,德國人馮·布勞恩設計出了最具現代火箭雛形的V-2火箭,其用途是從德國發射V-2火箭,飛越英吉利海峽轟炸英國。1957年蘇聯發射衛星的運載火箭,和美國緊隨其后于1958年2月1日發射衛星的運載火箭,都和V-2火箭有著分不開的關系。一個廣為流傳的說法是,二戰結束后,美國網羅走了包括馮·布勞恩在內的德國火箭設計專家,而蘇聯得到了V-2火箭的全部設計圖紙。

  隨著蘇、美兩個超級大國相繼成功發射衛星,人造衛星技術成為了上世紀中期大國之間科技發展水平的角力工具。中國開始關注起具有重要政治意義的人造衛星。

  1958年5月,在中共八大二次會議上,衛星成為了議論的熱點。

  5月17日,毛澤東在中共八大二次會議上的講話中說:“我們也要搞一點人造衛星。”而后,他還幽默地說,我們要拋就拋大的,要干就干一兩萬公斤的,也許要從較小的拋起,但像美國那只有雞蛋大的,我們不拋。

  美國的第一顆人造衛星名為“探險者一號”,重量為8.22公斤,并非真的“只有雞蛋大”。不過,這個重量只有蘇聯斯普特尼克一號的十分之一。而中國的第一顆人造衛星,比斯普特尼克一號還要重一倍。

  幾個月后,1958年8月20日,在聶榮臻簽署的《關于12年科學規劃執行情況的檢查報告》中這樣闡述:“發射人造地球衛星,將使尖端科學技術加速前進;開辟新的科學研究工作的領域,為導彈技術動員后備力量。同時,大型的衛星上天是洲際彈道導彈成功的公開標志,是國家科學技術水平的集中表現,是科學技術研究工作向高層空間發展不可少的工具。”

  

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  聶力在《山高水長》中寫道:“這是第一次在上報中央的正式文件中出現衛星的事。”

  人造衛星,被列為中國科學院1958年第一位的任務,代號“581工程”。任務的分工是:火箭以國防部五院為主,探空頭和衛星及觀測工作以科學院為主,相互配合。

  581工程最初制定的時間表,計劃是在1959年國慶10周年發射第一顆人造地球衛星,但時間已不足一年,后來改為在1960年發射。

  11月,中央政治局研究決定,撥2億人民幣專款用于研制人造衛星。這在當時可不是個小數字,要知道,1958年中國GDP只有1300多億元,即衛星研發投入在一年的GDP占比中為1/650,在一年的財政收入中占比會更高。

  在那個充滿激情的年代,大家的目標是:苦戰三年,讓中國第一顆人造衛星上天。

  “放衛星”

  1958年10月16日,一個神秘的中國代表團落地莫斯科。

  這支“中國科學院高空大氣物理訪蘇代表團”只有五位團員:趙九章、楊嘉墀、衛一清、錢驥和翻譯楊樹智,其中,趙九章是代表團的團長。

  生于浙江吳興縣的趙九章曾留學德國,歸國后他在中國氣象學、固體地球物理學和空間科學等方面,都做出了重大貢獻。

  蘇聯衛星一上天,趙九章便向中國科學院提出了研制中國人造地球衛星的計劃。這一次趙九章帶隊訪蘇名義上是“高空大氣物理”,實際上一行人赴莫斯科只有一個目的——向蘇聯“老大哥”學習怎樣放衛星。

  毛澤東提出“我們也要搞一點人造衛星”的時候,中蘇關系正處在“蜜月”之中。

  1957年10月15日,中蘇雙方簽訂了著名的《國防新技術協定》,協定中,蘇聯答應在原子能工業、航空新技術、導彈和核試驗基地建設等諸多方面對中國進行援助。中國要發射衛星,按照“國防新技術”協定的精神,蘇聯理應“幫一把手”。

  道理雖是如此,但是人造衛星畢竟是當時最頂級的航天科技,“人類第一顆人造衛星”更是蘇聯的國家榮耀,怎么可能輕易示人。

  

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  東方紅一號衛星。

  在蘇聯期間,趙九章他們參觀了一些科研單位,看到一些高空探測儀器及科技展覽館展出的衛星模型,但是并沒有機會接觸到真正的核心技術。

  代表團回國后,大家經過總結得出了兩點感受:一、中國的空間技術要由小到大、由低級向高級發展;二、中國發射人造衛星,一定要走自力更生的道路。

  不過,一系列模仿蘇聯的研究機構開始迅速籌建。

  時任中國科學院黨組書記、副院長的張勁夫后來撰文回憶,當時,中國科學院開始籌建三個設計院:衛星和運載火箭總體設計院、控制系統設計院、衛星有效載荷設計院。可惜的是,這三個設計院并沒有如期建立起來。究其原因,不能不嘆息中國人造衛星的起步有些生不逢時——“大躍進”開始了。

  1958年的中國,上上下下都被卷進“大躍進”的狂潮。“放衛星”成了一個創造“奇跡”的代名詞,只是,各地、各單位放出的“衛星”,多是嚴重夸大、不切實際的所謂“成果”,比如糧食的產量。某地“放衛星”,小麥畝產萬斤,很快就被另一地刷新到畝產十萬斤、二十萬斤……浮夸風蔓延,很快造成了嚴重的經濟困難。

  就在各地爭相“放衛星”的時候,真正的人造衛星研究工作卻舉步維艱。

  困難,還來自于中蘇關系的破裂。

  后來成為神舟號飛船總設計師的戚發軔,那時還是個二十多歲的年輕人。

  1957年大學畢業以后,戚發軔被分配到成立不久的國防部第五研究院工作,參與了中國第一枚仿制導彈“東風一號”的研制工作。1958年,他接到通知準備赴蘇聯學習導彈的相關知識,幾個月后,這個計劃突然擱淺了。

  戚發軔后來回憶,當時,由于中蘇關系有了一些裂痕,蘇聯突然通知說,不接受現役軍人到這些院校來學習導彈。門雖然封死了,但是領導認為還是應該抓住機會,就要求他們脫軍裝到高教部,再通過高教部到莫斯科航空學院去學導彈知識。

  于是,戚發軔又脫了軍裝準備赴蘇學習。不久,他卻再一次接到通知:別人可以去,但戚發軔不能去。戚發軔后來想明白了,他屬于總體設計部,而總體設計部掌握導彈全局情況,蘇聯并不希望給中國培養這樣的人。

  沒能去蘇聯留學的戚發軔,還是成了中國航天科技的頂尖專家。他先是參與了中國首枚自行設計的導彈東風二號的研制。成功后,戚發軔又參與了中國長征一號運載火箭的結構和總體設計。在這之后,戚發軔從火箭研制轉向衛星研制,并成為中國自行研制的第一顆衛星的技術負責人之一——戚發軔的履歷,幾乎是中國航天技術進步的一個縮影。

  中蘇關系破裂后,《中蘇新技術協定》成為一文廢紙,蘇聯將所有在華專家全部撤回,連帶著所有的實驗儀器和數據。剛剛起步的中國人造衛星研究,徹底失去了可能的援助。幸好,這條路起步之時,中國已經確定了自力更生的方向。沒有“外援”,也許這條路會走得艱難一些,但中國會堅定地走出一條自己的路。

  而人造衛星遭遇的真正打擊,來自席卷全國的三年自然災害。饑餓壓倒了一切,包括人們對“放衛星”的熱情。

  張勁夫回憶,時任副總理的陳云和中央書記處總書記的鄧小平分別對他說,衛星還要搞,但是要推后一點,因為國家經濟困難。

  1959年1月21日,張勁夫在中國科學院黨組會上正式傳達了鄧小平的指示:衛星明年不放,與國力不相稱。

  的確,中國的第一顆人造衛星在1960年發射升空的計劃在當時并沒有實現的條件。“大躍進”的“衛星”放了不知多少,徒耗國力,真正的人造衛星卻被耽擱了下來。

 

  探空火箭

  1958年11月的一天,上海交大工程力學系副主任王希季剛上完課,突然接到通知,說上海市委有關領導要找他談話。王希季心里嘀咕:“我一個高校普通教師,市委領導為什么要找我談話?”

  領導簡單寒暄后直奔主題:“組織決定調你到‘上海機電設計院’工作,這是一個保密單位,調你去擔任技術負責人,現在征求一下你的意見。”

  王希季后來撰文回憶,到上海機電設計院報到前,他根本不知道要去做什么事。領導的談話,只告訴他是一項開創性的、十分艱巨又要嚴格保密的工作,既不能對家人說,更不能對外介紹。雖然不知道具體工作內容,但王希季已經很明確這項工作的重要意義。他毫不猶豫地答應下來。

  王希季是云南人,1942年畢業于西南聯大,1948年赴美留學,獲弗吉尼亞大學碩士學位,1950年乘坐“克利夫蘭總統號”,與華羅庚等一批愛國科學家同船歸國。他本有機會繼續攻讀博士學位,或者拿著高薪留在美國,但是憑著一腔愛國熱血,憑著工業強國的夢想,王希季回來了。

  王希季要調去的上海機電設計院,只是一個對外公開的名稱,實際上這就是中科院衛星和運載火箭總體設計院。

  為了研制人造衛星,中科院原本要籌建衛星和運載火箭總體設計院、控制系統設計院、衛星有效載荷設計院。但受制于經濟和科技水平,三個設計院并沒有按計劃建成。只有衛星和運載火箭總體設計院,借助上海較強的工業基礎和科技力量,在上海建了起來,對外稱為上海機電設計院。

  王希季在美國攻讀的是動力和燃料專業,并沒接觸運載火箭方面的專業知識,由他出任火箭總體設計的技術負責人,實際是轉了行。

  中國火箭事業的開創者之一楊南生,擔任上海機電設計院副院長。他是王希季在西南聯大時低一級的“師弟”,留英歸來,所學也非火箭,而是材料力學。兩人都不到40歲,在科研工作者中很年輕,卻被同事們當成“老先生”。沒辦法,在當時的上海機電設計院,他們的確是“老先生”了。初建時期的上海機電設計院,從各大學調進了幾百名在讀的學生,技術人員的平均年齡只有21歲左右。

  年輕的技術員們跟著年輕的王希季和楊南生,邊學邊干;王希季和楊南生對火箭技術也所知不多,邊學邊教邊干,從上到下“摸著石頭過河”。

  年輕人自有“初生牛犢不怕虎”的精神頭。王希季回憶,他們設計的第一種運載火箭,就采用了以往沒人用過的高能推進劑。方案設計完成,有些火箭部件已經下廠試制,卻遭遇了不可克服的困難,第一種火箭方案只能停留在設計狀態。

  航天科技水平,是一個國家綜合國力的體現,涉及方方面面。就拿火箭來說,直接相關的至少有科技水平、經濟實力、工業制造能力三大方面。即便年輕的上海機電設計院科技人員們有干勁、有水平,也未必能把他們的圖紙變成火箭。

  從王希季的回憶錄中,可以看到不少令人唏噓的細節。

  比如,某型火箭的推進劑供應系統試驗裝備,因為沒錢建試驗場,技術人員用廁所隔出來了一個小天井,面積不到5平方米。技術人員就在這個狹小又滿是異味的空間里進行液流試驗。

  再比如某型火箭的發動機試車,建不起正規的試車臺,技術人員找到了上海郊區一個廢棄的侵華日軍碉堡,王希季領人當起了泥瓦匠,砌成了“土試車臺”。

  ……

  國家底子薄,經費上捉襟見肘,這些還可以靠科技人員們艱苦奮斗、因陋就簡加以克服,但工業制造能力的掣肘就非一朝一夕能夠解決了。比如某型火箭設計,因為一個名為“柔性低溫管”的部件沒能生產出來,這枚當時已經很先進的火箭總裝后,只能作為一個漂亮的展覽品。

  以現在的中國,再看這樣的細節,在贊嘆中國航天事業開創者們自力更生、艱苦奮斗的精神之外,也讓人更明了,為何航天工程被稱為“大國工程”。

  到了1959年,發射衛星的計劃被暫時擱置后,中國科學院院黨組立刻召開會議,提出了“大腿變小腿,衛星變探空”的工作方針。同時,決定調整機構、停止研制大型運載火箭和人造衛星,把工作重點轉向研制探空火箭。

  一直以運載火箭為目標的上海機電設計院,聽聞這樣的決定難免有些波動。錢學森給上海機電設計院黨委書記艾丁寫了一封長信,其中說道:“搞小型、比較簡單的火箭,在國民經濟、在國防建設、在科學研究上,還是很有意義的……上海機電設計院通過一年的實踐,由于各方面的努力,也取得不少經驗和一連串的成果,從而鍛煉了隊伍;從無到有地初步形成了一支火箭設計和試制的技術力量……我們建議把上海機電設計院作為試制小型火箭的單位,火箭推力限制在3噸以下,使用一般的推進劑,并且不裝復雜的控制系統,這樣現有的人力可以基本上勝任。”

  探空火箭,大約相當于簡配版的運載火箭。中科院“衛星變探空”的方針改變,實際上是變相地保持火箭研究不斷擋。

  上海機電設計院很快拿出了相應的探空火箭研究計劃:“T-7”型氣象火箭。它的發射高度在60公里到80公里。

  作為“T-7”的模型火箭,上海機電設計院首先研制了一枚一半大小的“T-7M”。

  1960年2月19日,“T-7M”火箭發射成功,這是中國第一枚自主設計研制的液體推進劑探空火箭。

  4個月后,上海舉辦新技術展覽會,“T-7M”火箭模型陳列進了尖端技術展覽室。毛澤東主席到會參觀,一進大廳就徑自向它走去。他在詢問了研制情況后,拿起產品說明書翻了一下,指著火箭問:“這個家伙能飛多高?”

  “8公里。”講解員回答。

  毛澤東輕輕地哦了一聲,隨即揮了揮手里的產品說明書說:“了不起呀,8公里也了不起!我們就要這樣,8公里、20公里、200公里地搞下去!搞他個翻天覆地!”

  在這之后,“T-7”于當年9月13日發射成功,發射高度60到80公里。此后,“T-7”裝載著中科院581組研制的氣象和探空儀器,共發射了11發,成為了我國第一個探空火箭型號。

  “T-7”的改進型號“T-7A”又把發射高度提高到100公里到130公里,火箭的有效載荷也有所增加。“T-7A”生物火箭裝載著中科院生物物理研究所實驗用的大白鼠、小狗和一些生物試管發射上天,是我國首批進行的高空生物和醫學的科學實驗。

  另一邊,專注于導彈研究的國防部五院取得了更驚世的成果。1964年,中國第一枚彈道導彈發射成功、第一顆原子彈先后炸響,震驚世界也極大地振奮了人心,增加了中國領導人發展尖端技術的信心。

  終于,沉沒了許久的人造衛星“飛天計劃”,又被重新提上了日程。

 

  “651”任務

  1964年10月,人造衛星倡導者之一的趙九章赴西北基地參觀導彈發射試驗。東風2號彈道導彈的發射成功,讓趙九章確信,運載火箭的條件已可把衛星工程提上日程了。12月全國人大會議期間,他寫了一封信給周恩來,建議國家盡快制訂衛星發射計劃。

  英雄所見略同,科學家也如是。在趙九章上書周恩來提建議的10天后,即1965年1月8日,錢學森向國防科委提交了一份題為《建議早日制訂我國人造衛星的研究計劃,并列入國家任務》的報告。

  同年7月,中科院向中央上報“關于發展我國人造衛星工作的規劃方案建議”,經中央批準,我國人造衛星工作由此正式上馬,爭取在1970年左右發射,代號“651任務”。

  分工也得到明確:由中國科學院搞衛星本體和地面跟蹤測量系統,中國科學院設立一個衛星設計院;七機部搞運載火箭;國防科委酒泉導彈試驗基地搞地面發射設備。

  10月20日至11月30日,中國科學院受國防科委的委托,調集了全國的科學精英,在北京召開了中國第一顆地球衛星總體方案論證會。方案內容龐雜,要討論的問題實在太多,以致這次會議開了長達42天。正是在這次會議上,中國第一顆地球衛星被命名為東方紅一號,并確定在衛星上播放《東方紅》樂曲。

  這個會議開過后,中央立即組建了“651”設計院和“701”工程處。前者負責衛星本體的設計研制和總體協調;后者負責地面跟蹤臺站的總體設計和籌建。衛星本體、各分系統、地面臺站選點等工作全面鋪開,另外,在全國各地安排落實了近200個預研和試制項目,大到分系統、小到元部件,東方紅一號衛星的工程研制工作全面開始。

  正當衛星研制順利進行的時候,1966年,“文化大革命”爆發,東方紅一號的倡導者、“651”衛星設計院院長趙九章被打倒。1968年10月,他不堪受辱服藥自盡。

  為確保衛星研發的順利進行,中央決定對中科院實行軍管,幾近停滯的衛星研制有了保障,中央很快抽調力量組建新的機構集中搞人造衛星。

  中科院所屬的“651”衛星設計院、自動化研究所、力學所、北京科學儀器廠等十余家科研單位以及當時的七機部部分骨干一起組建中國空間技術研究院,錢學森任院長。

  周恩來多次聽取衛星和火箭工作進展情況和存在問題的匯報,親自排除“文化大革命”給科研工作帶來的種種干擾。他在中央專委會議上定調:“‘651’總抓,由國防科委負責,錢學森參加”,“由錢學森負責衛星、運載火箭和地面系統三個方面總的技術協調和組織實施工作”。他對錢學森說,你是技術總管,任務就交給你了!

  此時的錢學森面臨一邊是導彈,一邊是衛星,還有一邊是運載火箭的局面。在思考東方紅一號衛星時,錢學森首先考慮的是要建立衛星總體設計部,加速衛星工程的實施。

  誰能擔任衛星總體設計部的領導呢?錢學森挑選了年僅38歲的導彈總體設計部副主任孫家棟。

  孫家棟年少時曾經想成為土木建筑師,后來一個偶然的機會,他加入了中國空軍,留學蘇聯整整8年,在茹科夫斯基空軍工程學院學習飛機制造專業,回國后卻一天飛機制造都沒干,被“點將”到五院搞導彈研究。而正當他打算終身致力于中國導彈事業時,卻又和衛星結了緣。

  事實上,在五院搞導彈的時候,錢學森就與孫家棟有不少接觸,也許是這個年輕人的優秀給他留下了深刻的印象,所以在中國的衛星計劃再次“上馬”的時候,他決定讓這個優秀的年輕人試一試。

  正值“文革”混亂時期,派系斗爭鬧得十分激烈,如何迅速建立起一支衛星總體設計隊伍,是擺在孫家棟面前一個十分棘手的問題。

  孫家棟后來回憶,當時,他把心一橫,不再顧慮任何派系,一門心思從搞衛星的需要出發來選人。

  經過短短幾天緊張的考察、挑選,從不同專業角度和技術特長出發,他最終選定了18個人,這便是中國衛星發射史上有名的“航天衛星十八勇士”。

  他們是:戚發軔、沈振金、韋德森、張福田、彭成榮、尹昌隆、朱福榮、孔祥才、王壯、楊長庚、王大禮、張榮遠、劉澤光、鄭忠琪、林殷定、魯力、王一方、洪玉林。

  此時,戚發軔只有37歲,其他人也都年齡不大,這是一支非常年輕的隊伍。

 

  十二字方針

  1967年12月,國防科委組織召開東方紅一號衛星方案論證協調會。這次會議決定了衛星的總體技術方案,這個方案被通俗地概括為:“上得去、抓得住、聽得見、看得見。”

  十二個字看起來簡單,實踐起來難度卻非常之大。

  “上得去”,指的是可靠的運載火箭,把衛星安全地送上去。

  1965年10月,上海機電設計院從上海搬遷到北京,成為七機部第八設計院,開始了我國第一個運載火箭“長征一號”的總體方案論證。王希季作為上海機電設計院的總工程師,承擔了研制我國第一顆衛星運載火箭的重任。

  王希季回憶,大家當時有一個共識:發射衛星與發射導彈所需要的火箭加速器是一回事。鑒于當時彈道導彈已經研制成功,中央就決定將現有的東風系列導彈改裝成衛星運載火箭。

  但是,經過研究和論證,東風系列導彈并不能直接改裝成運載火箭。于是,他們提出了另外一個方案:以中程液體推進器導彈為第一級和第二級,再研制一個固體推進劑火箭作為第三級的運載火箭。

  簡單地說,就是把探空火箭技術和導彈技術相結合,來研制“長征一號”運載火箭。

  王希季后來回憶,為了驗證火箭高空點火的可靠性,科學家用“T-7A”加上一級固體火箭,組成了一個新的技術實驗火箭。這枚技術試驗火箭的發射和試驗成功,解決了“長征一號”的一個關鍵技術性問題,科學家們攻克了衛星運載火箭關鍵技術難關。最終,東風導彈加了一個固體燃料推進的第三級火箭,組成了“長征一號”運載火箭。

  “抓得住”,指的是衛星測控技術。

  1966年3月,中央批準由中國科學院負責衛星地面觀測系統,同年,中國科學院為此成立了人造衛星地面觀測系統管理局,代號“701工程處”。

  然而,“文化大革命”一開始,“701工程處”就處于癱瘓狀態了。此時,周恩來作出了一個重要指示:國防科委派工作組進駐中國科學院。

  《山高水長》一書中回憶,當時,為了讓衛星測控工作不受“文化大革命”的影響,聶榮臻和錢學森力主將衛星的地面觀測臺、站的建設工作從“701工程處”移交給東風基地。

  東風基地就是今天的酒泉衛星發射中心。這里遠離政治風波,相對安定。

  于是,東風基地的副參謀長喬平率領勘查組,在全國進行了大規模勘查,確定了各衛星地面觀測站的站址。同時,因為陜西渭南的地理環境氣候條件,對衛星的測控特別合適,1967年6月23日,國家在渭南組建了衛星地面測量部,這里是衛星運行的“大腦”。也是西安衛星測控中心的前身。

  “看得見”,是要求在地面上能夠肉眼觀測到東方紅一號。這幾乎是個“不可能完成的任務”。

  東方紅一號衛星是一個球形七十二面體,直徑有一米。當它在軌運行的時候,球體表面反光,再加上自身的轉動,會產生一閃一閃的效果,就像天上的星星一樣。

  問題在于,東方紅一號運行軌道距離地球最近點也有439公里之遙。科技工作者經過測算,即便是天氣、光線最理想的狀態,東方紅一號反光的亮度也只相當于七等星,而人眼最多只能看到六等星。

  一籌莫展之際,一把折疊傘讓研發人員靈光一閃。他們根據折疊雨傘的原理,在末級火箭上加裝一個特殊材料制成的“觀測裙”,俗稱“圍裙”。

  在衛星發射階段,“圍裙”呈折疊包裹狀態,固定在末級火箭下部。衛星入軌之后,末級火箭與衛星分離,火箭的“圍裙”隨之撐開,有十幾平方米大。有了想法,找到理想的材料卻花了將近一年。這種材料又輕又薄,在-269℃的環境下,仍能保持柔軟的性能。

  試驗那天,操作者啟動電鈕,頃刻,4根彈射桿同時彈出,將繞成環狀的“圍裙”拉出,在旋轉產生的離心力的作用下,“圍裙”倏地膨脹開來,形成一個類似宮燈形狀、閃閃發光的“大球”。它是一個直徑4米、具有良好光學反射特性的球狀體,可大面積反射太陽光,從而達到二三等星的亮度。觀測裙的研制終于成功了!

  最后一個問題是“聽得見”。

  按照東方紅一號的原定方案,它應該是枚科學探測衛星,除了要播放《東方紅》,還要裝姿態控制系統和多項科學探測儀器。但是在研制過程中,技術人員發現這些系統和儀器非常復雜,難以協調。

  于是有了另一種方案,把東方紅一號搞成工程衛星,也就是只裝《東方紅》樂音裝備,不裝探測儀器。只要衛星上天,能放音樂,就說明中國掌握了火箭、衛星、測控、靶場、地面環境等一整套衛星工程技術,工程考核成功。這樣,以后再上科學探測儀器也就不難了。

  在孫家棟的領導下,科研人員對東方紅一號原方案做了大膽的簡化。錢學森親自做工作,耐心地說服一些老專家,請他們支持簡化方案,并向他們解釋,不是廢除原方案,而是把原方案分為兩步走,先用最短的時間實現衛星上天,再在此基礎上發射科學探測衛星。

  簡化后的總體方案,還需報請上級批準。但是,“文革”動亂,聶榮臻被扣上了“二月逆流”反攻倒算的帽子,靠邊站了,孫家棟便徑直跑到國防科委,拍響了劉華清副主任的門。

  劉華清在回憶錄中寫道:我不懂衛星,也不管這項工作……研究院總體部主任孫家棟拿著方案找到我,話說得很直率,“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,總得有人承擔這個責任,便對他說,技術上你負責,其他問題我負責,我拍板。后來我把衛星方案修改和簡化情況報告了聶帥,聶帥也批準了,衛星計劃才得以進行下去。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。

  看到孫家棟的沖勁兒,錢學森滿意地對別人說:“看來,把孫家棟找來還是對的,他的確敢干事,會干事。”

  不過,即便是簡化為工程衛星方案,東方紅一號也一度被要求設計得更胖更重。它播發的《東方紅》樂音,要求能被普通收音機直接接收,這就需要在衛星上安裝大功率發射機。以當時的設備和技術,東方紅一號的重量將超過1噸!這對于當時中國火箭的運載能力來說是不可行的,這一方案終被否決。

  東方紅一號最終選擇一段40秒《東方紅》的樂曲,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播放。實際上,當時的人們并沒有直接聽到東方紅一號衛星發回來的聲音,而是由東方紅一號發射信號,由大型地面站接收,再通過中央人民廣播電臺轉播的辦法來實現。

 

  一曲高歌從天落

  1970年3月21日,東方紅一號衛星完成了全部總裝任務。5天后,周恩來批準火箭、衛星正式出廠。

  4月1日,隨著火車的一聲鳴笛,東方紅一號衛星如期抵達東風基地。

  4月14日,衛星測試的各項工作已經基本就緒,周恩來要求再次聽取發射場人員對火箭、衛星情況的匯報。

  戚發軔、孫家棟都參加了那次匯報。孫家棟后來多次回憶了一個讓他記憶猶新的鏡頭。

  聽匯報時,周恩來躬身趴在地毯上,雙手扶著世界地圖,對東方紅一號將要飛經的每個外國城市一一查看。他一邊看一邊說:“你們要對我國第一顆人造衛星飛經各國首都的時間進行預報,因為到時候能讓外國友人準時看到我國第一顆人造衛星發射的訊息,聽到《東方紅》樂曲,這對第三世界國家的人民是個極大的鼓勵。”

  

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  東方紅一號衛星發射前夕

  全中國,乃至全世界都在屏息等待著,西北戈壁上那具有歷史意義的一響。

  1970年4月24日下午3點50分,錢學森在酒泉衛星發射場接到了周恩來從北京打來的電話。

  周恩來在電話中說,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。

  這個指示,立刻傳達到了發射場的每一個角落。

  在此之前,發射場的氣象部門預報,4月24日傍晚有云,但到晚上9點左右,發射場區天氣將符合發射條件,云高7000米以上,風速小于4~5米/秒。于是,我國第一顆人造衛星的發射時間定在了1970年4月24日晚上9時35分。

  與此同時,與衛星發射有關的協作單位,緊張地進行著最后的收尾工作。

  由于試驗所使用的通訊線路全都是靠電線桿拉起來的明線,一旦被人破壞或被老百姓無意當中弄斷,整個試驗系統的通訊就會中斷。為此,郵電部和總參通信部專門做了周密的安排,組織了龐大的通訊網絡。

  在祖國各地,沿線上萬公里的路途上,無論白天還是黑夜,每一個電線桿下都站著一個民兵或是群眾,他們將一直守衛每一根電線桿,直到任務完成。

  晚上8時整,發射指揮員下達了發射前“一小時準備”的口令。此時,發射場上的云層還很低,大家多少有些焦慮不安。

  

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  將近9時,云層突然消退,夜色變得清透起來。

  隨著發射警報從高音喇叭里一次次響起,發射場人員逐步撤離,最后一次急促的撤離警報拉響后,發射場坪上已經空無一人。

  21時35分,當倒時計數器上出現“0”字時,地下控制室操作臺前的操作員胡世祥按下了“點火”按鈕。霎時,地動山搖。巨大的火箭噴吐著火舌在轟鳴聲中沖向天際。許多年后,胡世祥成為解放軍原總裝備部的副部長,人稱“發射將軍”。

  火箭起飛后,發射場區各個光測設備立即抓住了它的影子,廠區內各個遙測站也相繼收到了遙測信號。

  21時48分,高音喇叭里傳出測控系統報告:“星箭分離,衛星入軌”。同時,國家廣播事業局報告,收到了我國第一顆衛星播送的《東方紅》樂曲,聲音清晰洪亮。

  

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  東方紅一號衛星檢測后與三級固體火箭

  東方紅一號衛星發射成功了。

  當晚,周恩來總理登上飛機飛往廣州,參加由越南、越南南方、老撾、柬埔寨領導人召開的“三國四方會議”。第二天,他高興地在會議上宣布:“為了慶祝這次會議的成功,我給你們帶來了中國人民的一個禮物,這就是昨天中國成功地發射了第一顆人造地球衛星上天。中國人造地球衛星的上天,是中國人民的勝利,也是我們大家的勝利。”

  4月25日,新華社受權向全世界播發了一條消息:1970年4月24日,我國成功發射了第一顆人造地球衛星。衛星運行軌道距離地球最近點439公里,最遠點2384公里,軌道平面與地球赤道平面的夾角68.5度,繞地球一周114分鐘。衛星重173公斤,用20.009兆赫的頻率播送《東方紅》樂曲。

  衛星上天,舉國歡騰。衛星飛過的時候,各地人們紛紛涌上街頭在天幕中尋找“看得見”的東方紅一號;打開收音機,收聽來自高空的《東方紅》樂聲。

  

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  中國是第五個成功發射人造衛星的國家,在中國之前,除了蘇聯和美國之外,1965年11月26日法國發射了“試驗衛星一號”,1970年2月11日日本發射了“大隅號”衛星。

  但是,東方紅一號衛星的質量,比上述四個國家第一顆衛星的質量總和還要大,跟蹤手段、信息傳遞方式等等都超過了上述四個國家第一顆衛星的水平。

  東方紅一號的工作壽命是20天,但它實際在太空中工作了28天。1970年5月14日,由于電池耗盡,衛星停止發射信號。但是直到今天,東方紅一號衛星仍在它的軌道上,不知疲倦地圍繞地球畫著橢圓。每一個晴朗的夜空,都有機會看到它一閃一閃的身影。

  東方紅一號的發射意味著中國具備了進入太空的能力,標志著中國已經進入世界航天俱樂部。

  2016年3月8日,經國務院批復同意,為了紀念中國航天事業成就,發揚中國航天精神,將東方紅一號衛星的發射日4月24日定為“中國航天日”——

  東方紅一號是中國航天之路的起點,也是一個永遠的歷史豐碑。

  (感謝彭繼超先生對本文的幫助。本文主要參考書目有:《山高水長——回憶父親聶榮臻》、《第一顆人造衛星的秘密》、《孫家棟傳》等。)

  (原題:東方天曲——中國首顆人造衛星發射記)

聲明:文章僅代表作者個人觀點,不代表本站觀點——烏有之鄉 責任編輯:青松嶺

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