一波三折，“331工程”經(jīng)歷了什么

文/ 孫喆

▲ 東方紅二號(hào)衛(wèi)星由長(zhǎng)征三號(hào)火箭發(fā)射升空

1984年4月8日19點(diǎn)20分，東方紅二號(hào)0B星在長(zhǎng)征三號(hào)運(yùn)載火箭的托舉下，一飛沖天，衛(wèi)星被成功送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道，發(fā)射取得圓滿成功！這是我國(guó)航天、通信發(fā)展史上具有里程碑意義的日子，從此開始了我們用自己的通信衛(wèi)星進(jìn)行衛(wèi)星通信的歷史。

然而，這個(gè)成功卻來得非常不易，幾十年前的“331工程”到底經(jīng)歷了什么呢？

神秘的“黑皮箱”

1972年2月21日，來訪的美國(guó)總統(tǒng)尼克松走下專機(jī)，當(dāng)他把手伸向周恩來總理、兩只手握在一起的時(shí)刻，一個(gè)時(shí)代結(jié)束了，另一個(gè)時(shí)代開始了。

此后的幾天里，隨同尼克松訪華的一大批電視記者守候在機(jī)場(chǎng)、天安門、長(zhǎng)城的許多電視攝像點(diǎn)，把尼克松所到之處現(xiàn)場(chǎng)拍攝的影像，迅速傳送到隨行來華的美國(guó)國(guó)防部官員手上的一個(gè)“黑皮箱”里，再通過距地球36000公里赤道上空的通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)播給大洋彼岸的美國(guó)觀眾。

那個(gè)神秘的“黑皮箱”其實(shí)是一個(gè)微型活動(dòng)衛(wèi)星地面站的終端，美國(guó)的衛(wèi)星地面站從大洋彼岸活生生地搬到了新中國(guó)的首都。一時(shí)間，有人議論：什么時(shí)候，我們中國(guó)也能擁有這種技術(shù)？

▲ 東方紅二號(hào)通信衛(wèi)星

▲ 建設(shè)衛(wèi)星通信地面站，直徑13米天線吊裝現(xiàn)場(chǎng)

其實(shí)，老百姓不知道，中國(guó)的通信部門早在第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號(hào)發(fā)射成功后，就已經(jīng)提出了利用衛(wèi)星進(jìn)行通信的要求，衛(wèi)星研制部門也展開了相應(yīng)的預(yù)先研究。不過，由于“文化大革命”的原因，一直無法付諸工程實(shí)施。直至此次尼克松訪華，很多人再也坐不住了。

1974年5月19日，一封信遞到了周恩來總理的面前，信中詳細(xì)闡述了中國(guó)發(fā)展通信衛(wèi)星的重要意義，建議由國(guó)家統(tǒng)一組織安排中國(guó)的通信衛(wèi)星研制。周總理迅速作出批示：請(qǐng)計(jì)委、國(guó)防科委盡快將衛(wèi)星通信的制造、協(xié)作和使用方針定下來，然后再按計(jì)劃分工做出規(guī)劃，督促進(jìn)行。

“5·19”批示后，事情開始迅速落實(shí)。1975年3月31日，中央軍委召開第八次常委會(huì)，會(huì)上批準(zhǔn)了國(guó)家計(jì)委和國(guó)防科委上報(bào)的《關(guān)于發(fā)展中國(guó)通信衛(wèi)星問題的報(bào)告》。至此，中國(guó)發(fā)展通信衛(wèi)星這一工程終于落地，由于報(bào)告的簽署日期是3月31日，因此，“331工程”也就成了中國(guó)通信衛(wèi)星工程的代號(hào)。

為什么一定要發(fā)展衛(wèi)星通信事業(yè)呢？

衛(wèi)星通信較地面明線、海底電纜、光纜、中長(zhǎng)短波、微波中繼等通信有明顯的優(yōu)勢(shì)：不受地形限制、通信容量大、信息傳輸質(zhì)量好、不易受地面戰(zhàn)爭(zhēng)破壞、成本還相對(duì)較低，如果實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星通信，就可以解決我國(guó)邊疆、海島、山村、沙漠等地區(qū)電話、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}。

就這樣，“331工程”立項(xiàng)了，但在實(shí)施過程中，研制人員每向前一步，難度都相當(dāng)大。通信衛(wèi)星要發(fā)射，就要有衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、發(fā)射場(chǎng)、測(cè)控、地面通信站等五大系統(tǒng)來支持。

“331工程”的上馬就意味著這五大系統(tǒng)的建設(shè)也必須跟著全面鋪開了。衛(wèi)星要上到36000公里高度的赤道上空去，這是個(gè)從來沒有到過的高度，必須完成一系列技術(shù)攻關(guān)。

比如，衛(wèi)星要充分減重，具備很強(qiáng)的姿態(tài)控制和變軌能力等等；當(dāng)時(shí)的火箭運(yùn)載能力只能打幾千公里高度，要發(fā)射地球靜止軌道的通信衛(wèi)星，需要造一個(gè)新的能力更強(qiáng)的火箭；要往赤道上發(fā)射衛(wèi)星，緯度越低越好，當(dāng)時(shí)的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心緯度較高，不利于發(fā)射通信衛(wèi)星，因此還要建一個(gè)緯度較低的發(fā)射場(chǎng)，即現(xiàn)在的西昌衛(wèi)星發(fā)射中心；地面測(cè)控站、海上測(cè)控船等也要根據(jù)任務(wù)做好準(zhǔn)備；衛(wèi)星上了天，要開展衛(wèi)星通信，還需要地面也有相應(yīng)的衛(wèi)星通信站來進(jìn)行信號(hào)的接收。

除了技術(shù)攻關(guān)，心理上承受的壓力更大?！爱?dāng)時(shí)，我們國(guó)家工業(yè)基礎(chǔ)較差，技術(shù)水平發(fā)展不高，但同志們始終堅(jiān)持把研制工作搞到底。”2016年夏天，北京白石橋，一生經(jīng)歷了許多重大航天工程的戚發(fā)軔院士在回憶“331工程”時(shí)，仍不免有些感慨。

孫家棟是“331工程”第一顆地球靜止軌道試驗(yàn)通信衛(wèi)星東方紅二號(hào)衛(wèi)星的總設(shè)計(jì)師，戚發(fā)軔是副總設(shè)計(jì)師。這顆衛(wèi)星在研制之初就制定了軍民結(jié)合、綜合利用的方針，也就是說，衛(wèi)星發(fā)射成功后，全國(guó)各個(gè)部門都可以使用。干航天，就意味著手中每花出一分錢，都要以國(guó)計(jì)民生為考量。

▲ 當(dāng)年《人民日?qǐng)?bào)》頭版刊發(fā)的《我國(guó)發(fā)射的試驗(yàn)通信衛(wèi)星成功定點(diǎn) 中共中央國(guó)務(wù)院中央軍委致電祝賀》的報(bào)道

▲ 東方紅二號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師孫家棟（左）和副總設(shè)計(jì)師戚發(fā)軔（右）在發(fā)射成功后合影

“搭帳篷”與“數(shù)星星”

東方紅二號(hào)衛(wèi)星研制早期，科研條件很差，沒有性能優(yōu)良的儀器設(shè)備，沒有高速運(yùn)轉(zhuǎn)的計(jì)算機(jī)，文件靠手寫，存檔靠打字員打字，簡(jiǎn)單計(jì)算用計(jì)算尺，大型復(fù)雜計(jì)算要到專門的計(jì)算中心。

那么，當(dāng)年的科研條件到底因陋就簡(jiǎn)到什么程度呢？

1979年，東方紅二號(hào)衛(wèi)星進(jìn)入正樣研制。在衛(wèi)星總體與運(yùn)載火箭和發(fā)射場(chǎng)協(xié)調(diào)時(shí)，衛(wèi)星在西昌發(fā)射中心的發(fā)射塔架上是暴露在大氣環(huán)境中的，即使把活動(dòng)工作塔架包起來，也不能防風(fēng)避雨。尤其是下雨時(shí)，上層的雨水往下流，空氣的溫度和濕度更是無法控制。在這種環(huán)境下，衛(wèi)星肯定受不了。經(jīng)過調(diào)研，設(shè)計(jì)師們創(chuàng)新地提出給衛(wèi)星“搭個(gè)帳篷”的想法。

根據(jù)發(fā)射塔架的空間和衛(wèi)星的要求，帳篷被設(shè)計(jì)為橡膠材料制作的“骨架”和蒙皮兩個(gè)部分?！肮羌堋庇蓭づ耥敳康撞?jī)蓚€(gè)充氣環(huán)和周邊4個(gè)充氣柱組成，頂錐和四周用蒙皮封住。

頂部為一個(gè)錐體，便于吊掛；錐底的一個(gè)小充氣環(huán)，圓錐帳篷外四根充氣柱子，下端的一個(gè)大充氣環(huán)，用以維持圓錐帳篷形狀，保證其在有風(fēng)的情況下不會(huì)有較大變形。圓錐帳篷下端側(cè)面，設(shè)計(jì)了一個(gè)允許工作人員進(jìn)出的軟橡膠門，并用尼龍搭扣封閉，與外界隔離。

在圓錐帳篷底部也用橡膠布封閉，進(jìn)一步保證衛(wèi)星的潔凈小環(huán)境。由于發(fā)射場(chǎng)環(huán)境潮濕，設(shè)計(jì)師們還在帳篷內(nèi)配置了一臺(tái)除濕機(jī)。這個(gè)環(huán)境有專人檢測(cè)和控制，以保證衛(wèi)星整流罩安裝前，衛(wèi)星在發(fā)射塔架上的溫度和濕度環(huán)境要求，并且避免了風(fēng)吹和雨打，確保了衛(wèi)星安全。

除了科研條件簡(jiǎn)陋，新建好的、還沒有實(shí)施過發(fā)射的西昌衛(wèi)星發(fā)射中心的生活條件更是艱苦。試驗(yàn)隊(duì)的住處就是當(dāng)初建設(shè)發(fā)射場(chǎng)時(shí)工人的工棚，簡(jiǎn)易磚砌的平房四面通風(fēng)，到了夜晚，躺在床上，抬頭就能順著屋頂?shù)耐呖p看到星星，隔壁房間甚至隔壁的隔壁房間的打呼嚕聲也能通過墻縫鉆過來。

一波三折 衛(wèi)星“發(fā)燒了”

1983年9月9日，專列帶著兩顆東方紅二號(hào)試驗(yàn)通信衛(wèi)星（0A星、0B星）、地面測(cè)試設(shè)備和發(fā)射試驗(yàn)隊(duì)員從北京出發(fā)了，中國(guó)人制造的通信衛(wèi)星終于要在長(zhǎng)征火箭的托舉下飛向36000公里的地球靜止軌道了。

出發(fā)前，考慮到運(yùn)載火箭液氫液氧防靜電要求，試驗(yàn)隊(duì)員們領(lǐng)到了全套的純棉軍用服裝作為隊(duì)服：一個(gè)單軍帽、一個(gè)棉軍帽、兩套單軍服、一套棉軍服、一件軍大衣、一套軍用絨衣絨褲。有了這套裝備，在大涼山過個(gè)冬就不愁了?？烧l也沒想到，冬去春來，他們這一走就是整整7個(gè)月。

1984年1月29日，3天后就是中國(guó)傳統(tǒng)的除夕。第一枚長(zhǎng)征三號(hào)運(yùn)載火箭載著東方紅二號(hào)0A星騰空而起，帶著人們的期望，沖向太空。可隨后，火箭三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)二次啟動(dòng)后，推力消失，未能將衛(wèi)星送入預(yù)定的地球同步轉(zhuǎn)移軌道。

經(jīng)測(cè)試，衛(wèi)星各系統(tǒng)工作正常，但由于沒有進(jìn)入預(yù)定軌道，衛(wèi)星無法正常工作。痛惜之余，試驗(yàn)隊(duì)大部分人員立刻投入到了東方紅二號(hào)0B星的測(cè)試工作，少數(shù)人迅速回北京對(duì)東方紅二號(hào)0C星進(jìn)行測(cè)試并運(yùn)往發(fā)射場(chǎng)。不能過年了，可誰也沒多說一句。

兩個(gè)多月后的4月8日19點(diǎn)20分，東方紅二號(hào)0B星在長(zhǎng)征三號(hào)火箭托舉下，一飛沖天。這一次衛(wèi)星被成功送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道，發(fā)射取得圓滿成功！

▲研制人員集體攻關(guān)東方紅二號(hào)衛(wèi)星的技術(shù)難題

▲ 試驗(yàn)隊(duì)員在運(yùn)輸專列上探討問題

然而兩天后，正當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入地球準(zhǔn)同步軌道向預(yù)定位置漂移的時(shí)候，西安衛(wèi)星測(cè)控中心發(fā)現(xiàn)，裝在衛(wèi)星上的蓄電池溫度超過設(shè)計(jì)指標(biāo)的上限值，并不斷上升。本來，按照設(shè)計(jì)要求，衛(wèi)星上的電池溫度最高不能超過45℃，可那時(shí)，衛(wèi)星上的電池已“高燒”到了60℃！

人們剛剛因發(fā)射成功而喜悅的心瞬間揪起來了：凝聚著舉國(guó)民眾期待的衛(wèi)星如果不能立即“退燒”，將會(huì)引起衛(wèi)星蓄電池?fù)p壞，整個(gè)衛(wèi)星可能就要危在旦夕了。

“衛(wèi)星上的蓄電池溫度越來越高，我們首要的是搞清楚溫度高到什么程度就不行了。電池是中電18所研制生產(chǎn)的，他們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留了充足的余量?？蒲腥藛T緊急在真空罐中做了試驗(yàn)，摸清了星上蓄電池溫度達(dá)到72℃時(shí)不會(huì)損壞，有了這個(gè)保險(xiǎn)值，我們的心里就有底了?！倍嗌倌旰螅貞洰?dāng)初搶救“高燒不退”的衛(wèi)星的那一幕，戚發(fā)軔還忍不住有些激動(dòng)，“這件事啊，他們18所是立了功的。”

急得冒汗的技術(shù)人員迅速冷靜下來，他們判斷衛(wèi)星發(fā)熱是由于衛(wèi)星太陽能電池陣功率過剩引起的，于是果斷地做出了應(yīng)急故障處置決定，減小充電電流，使蓄電池停止升溫。

就這樣，地面發(fā)出了調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)的指令，將太陽入射角由垂直照射增加到151度，使衛(wèi)星幾乎平躺在軌道上。指令發(fā)出后，衛(wèi)星溫度停止上升，并一點(diǎn)一點(diǎn)地回落，蓄電池?zé)崾Э氐膯栴}被解決了。當(dāng)太陽能電池陣與蓄電池工作匹配時(shí)，衛(wèi)星恢復(fù)到了正常工作狀態(tài)。一場(chǎng)轟轟烈烈的衛(wèi)星搶救戰(zhàn)終以航天人的勝利宣告結(jié)束。

4月18日上午10點(diǎn)，時(shí)任國(guó)防部部長(zhǎng)的張愛萍在北京指揮所通過東方紅二號(hào)0B星，撥通了新疆維吾爾自治區(qū)書記王恩茂的電話，通話聲清晰穩(wěn)定，如在咫尺。

同一天，中共中央、國(guó)務(wù)院、中央軍委向全體從事東方紅二號(hào)衛(wèi)星研制和試驗(yàn)的人員發(fā)出了賀電。

4月30日，在人民大會(huì)堂隆重舉行了慶祝我國(guó)試驗(yàn)通信衛(wèi)星發(fā)射成功大會(huì)，黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人出席了大會(huì)。

如今，回溯我國(guó)第一顆地球靜止軌道通信衛(wèi)星誕生的故事，我們看到，30多年來，中國(guó)航天的通信衛(wèi)星事業(yè)一日千里，東方紅系列通信衛(wèi)星先后上天，添丁不斷，甚至走出國(guó)門，服務(wù)世界。

這是中國(guó)航天的驕傲，是一代又一代航天人薪火相傳的使命與責(zé)任。