從“東方紅一號”到“澳科一號”

徐璐媛/文

1970 年4 月24 日是一個極其重要的日子，在這一天，中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號”發(fā)射成功。這一成功，無疑標志著中國在“兩彈一星”的“星”上首次有了重大飛躍，也注定成為新中國彪炳史冊的輝煌篇章之一。

2019 年12 月15 日也是一個極其重要的日子，在這一天，澳門首顆科學衛(wèi)星“澳科一號”正式獲得命名，將擇期發(fā)射。這顆對紀念澳門回歸20 周年有著重要意義的衛(wèi)星，在以澳門科技大學為首的科學團隊的努力之下正處于緊鑼密鼓的籌備之中。

在這短短不到五十年里，從“東方紅一號”到“澳科一號”，中國的航天和衛(wèi)星科學可以說是經(jīng)歷了飛速的發(fā)展，一步一步從篳路藍縷成為今天當之無愧的航天大國。

讓我們先把時光切回到六十多年前。

篳路藍縷，奮起直追

1957 年10 月4 日，蘇聯(lián)用自家的斯普尼克運載火箭讓“斯普尼克1 號衛(wèi)星”成功進入太空并完成了環(huán)地球飛行。這是人類第一顆人造衛(wèi)星。

這不僅標志著人類正式進入太空時代，也標志著世界各國的太空競賽正式拉開帷幕。

僅僅在幾個月后的1958 年1 月31 日，美國也通過自家的朱諾I 號運載火箭把“探險者1 號”衛(wèi)星送入環(huán)地球軌道。

1962—1964 年，英國第一顆人造衛(wèi)星“Ariel 1號”、加拿大第一顆人造衛(wèi)星“Alouette 1 號”、意大利第一顆人造衛(wèi)星“San Marco 1 號”先后發(fā)射成功，但三顆衛(wèi)星均借助美國的火箭發(fā)射。

短短五六年里，眼看著世界多國在太空領域的成功，彼時技術和經(jīng)濟水平雙重積弱的中國知道，想要在太空有自己的一席之地唯有咬緊牙關奮起直追。1965 年，我國正式提出制訂人造衛(wèi)星研究計劃，這才有了后來的東方紅衛(wèi)星。

1970 年4 月24 日21 時35 分，由中國研制的長征一號運載火箭載著中國空間技術研究院研制的“東方紅一號”衛(wèi)星，成功發(fā)射于酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心。

發(fā)射升空之后不久，“東方紅一號衛(wèi)星”被送入一個近地點441 千米、遠地點2368 千米、傾角68.44 度的橢圓軌道，展開各項探測工作。

“東方紅一號”衛(wèi)星的主要任務是進行衛(wèi)星技術試驗、探測電離層和大氣層密度，此外，它還以20.009 兆赫的短波頻率向地面反復發(fā)送《東方紅》樂曲（音樂盒由502 所研制）。在如今的我們看來，“東方紅一號”衛(wèi)星的功能可能有些簡單，但對當時的中國來說卻意義非凡——這標志著中華人民共和國自此成為世界上繼蘇聯(lián)、美國、法國和日本之后第五個能夠用本國研制的火箭發(fā)射人造衛(wèi)星的國家。

此外，在由本國自主發(fā)射的第一顆衛(wèi)星之中，173 公斤的中國的“東方紅一號”衛(wèi)星還在重量上破了紀錄，這也是火箭運載能力的重要體現(xiàn)。

截至1970 年，在各國自主發(fā)射的首顆衛(wèi)星的各項參數(shù)中，“東方紅一號”是其中質(zhì)量最大的。

飛翔的豐碑

前面說過，“東方紅一號”衛(wèi)星在1970 年發(fā)射后的初始軌道是一個近地點距離地球441 公里，遠地點距離地球2368 公里的大橢圓。那么隨著時間流逝，尤其是在任務結束，不再會通過噴射燃料維持和修正軌道之后，這顆衛(wèi)星會墜毀嗎？會，但需要很久很久。

不管是月球、火星這樣的自然天體，還是人造衛(wèi)星這樣的人造天體，維持原本的橢圓軌道是不需要消耗額外燃料的，也就是說，任務結束之后它們依然可以一直按照原本穩(wěn)定的橢圓軌道繼續(xù)運行，前提是——如果沒有其他外力影響它們的軌道的話。

對于地球衛(wèi)星來說，最大的影響要素之一是：地球大氣。

軌道較低的人造地球衛(wèi)星（高度在300～400 千米甚至更低）會因為大氣層的摩擦拖拽導致軌道不斷降低，如果不做點什么挽救一下的話，最終的命運必然是墜毀。這也是載人空間站需要定期進行軌道維持，不斷把自己“推回去”的原因。

但隨著軌道高度增加，大氣變得越來越稀薄，摩擦拖拽也就越來越小。事實上，在我們前面提到的5 顆首發(fā)衛(wèi)星之中，軌道近地點低于400 公里的“斯普尼克1 號”“探險者1 號”和“大隅號”都已經(jīng)落入大氣層墜毀。

在人造衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫中搜索“東方紅一號”的代號“DFH-1”，我們可以看到：到2020 年3 月19日，“東方紅一號”的近遠地點才慢慢降到430 公里和2033 公里。

總之，在我們的有生之年，我們的“東方紅一號”衛(wèi)星都會繼續(xù)在地球的上空環(huán)繞飛行，像一座飛翔的紀念碑，不斷訴說著當年的艱辛和偉大。

澳門首顆科學衛(wèi)星“澳科一號”

不管是“東方紅一號”衛(wèi)星還是長征一號火箭，科研人員在艱苦的研發(fā)過程中積累的寶貴經(jīng)驗無疑為之后的中國航天飛速發(fā)展打下了堅實的基礎。

五十年后的今天，退役、現(xiàn)役和論證中的火箭型號已達長征十一號，在剛剛過去的2019 年里，長征火箭的發(fā)射次數(shù)已悄然突破了300 大關。另一邊，承擔著今年運送火星任務和“嫦娥五號”月球任務的大國重器長征五號火箭也已經(jīng)整裝待發(fā)。

“東方紅一號”之后，北斗、高分、神舟、嫦娥……諸多人造地球和月球衛(wèi)星已經(jīng)成功飛上太空，“嫦娥四號”更是代表人類首次成功著陸月球背面。放眼未來，我國的火星任務將在2020 年啟程，小行星任務、木星衛(wèi)星任務、系外行星任務也已在規(guī)劃之中。

另一邊，在澳門特區(qū)政府和國家航天局的大力支持下，澳門科技大學聯(lián)合國內(nèi)外科學家與工程師團隊研制的澳門首顆科學技術試驗衛(wèi)星也正在處于緊鑼密鼓的籌備之中，計劃于2021 年擇機發(fā)射。這顆被命名為“澳科一號”的衛(wèi)星將成為世界第一顆近赤道地磁衛(wèi)星，用于監(jiān)測南大西洋地球磁場異常區(qū)的時空變化，獲取南大西洋異常區(qū)上空高精度、高分辨率、長時間尺度的向量磁場數(shù)據(jù)以及高能粒子數(shù)據(jù)，研究地球與行星磁場的起源、航天器空間運行安全等，有著重大的科學與應用價值。

澳門回歸祖國20 周年航天科普展中展出澳科一號A 星模型。澳門科技大學還將計劃發(fā)射三、四顆不同軌道的同類地磁衛(wèi)星，組成星座，實現(xiàn)對全球地磁場的全方位覆蓋與監(jiān)測。

在澳門回歸二十周年之際，這顆衛(wèi)星對于我國尤為意義非凡，在內(nèi)地與國際都產(chǎn)生了很大的反響。澳門科學衛(wèi)星項目將深入推進澳門與內(nèi)地在空間科學和航天科技領域深度合作、高校和科研機構間人才交叉培養(yǎng)，以及科技教育資源共享，提升澳門在粵港澳大灣區(qū)的科技影響力，開辟澳門與內(nèi)地科技創(chuàng)新合作的新模式?？傊?，這是澳門融入國家未來空間科學與探索重大戰(zhàn)略的契機和舉措。

從“東方紅一號”到“澳科一號”，一步一步走來，每個艱難的足跡都成了如今的中國躋身世界航天大國之列的堅實基礎。

而明天的中國航天，必然還會有更多精彩的篇章將要譜寫。