天地交響
——中國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”誕生記

蘭寧遠(yuǎn)/文

1970 年的4月24日，中國自主研制的第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”發(fā)射成功，伴隨著幾代人成長的《東方紅》樂曲傳遍世界，中國人從此打開了通向太空的大門。50 年來，在邁向航天強(qiáng)國的征程中，“東方紅一號”已不僅僅是一顆衛(wèi)星的名字，它更多地凝聚著一個民族厚重的精神，承載起了一個國家的榮譽(yù)。如今，東方紅一號衛(wèi)星成功發(fā)射的日子，成為了“中國航天日”！

我們的衛(wèi)星叫“東方紅”

1964 年，在全國各族人民的共同努力下，終于戰(zhàn)勝了三年自然災(zāi)害，我國的經(jīng)濟(jì)形勢開始好轉(zhuǎn)。這年10月，人造衛(wèi)星倡導(dǎo)者之一的趙九章赴西北基地參加導(dǎo)彈發(fā)射試驗(yàn)。東風(fēng)二號彈道導(dǎo)彈的試驗(yàn)成功，讓他信心倍增。他經(jīng)過分析比較，得出一個結(jié)論，根據(jù)現(xiàn)有的運(yùn)載火箭的條件，完全可以把人造衛(wèi)星的研制提上日程了。12月27日，三屆全國人大會議在北京召開。毛澤東、周恩來等中央領(lǐng)導(dǎo)悉數(shù)到會。會議期間，趙九章特意致信周恩來，并提交了一份“開展衛(wèi)星研制工作的建議”。幾天后，錢學(xué)森也給聶榮臻寫信，認(rèn)為可以考慮放衛(wèi)星的問題了。不久后，周恩來就批準(zhǔn)了這一方案。

1965 年5月，中央專委做出決定，由中國科學(xué)院負(fù)責(zé)衛(wèi)星的工程總體設(shè)計(jì)和技術(shù)抓總工作。7月1日，中科院受國防科委的委托，向中央專委呈報了《關(guān)于發(fā)展我國人造衛(wèi)星工作的規(guī)劃方案建議》，就發(fā)射人造衛(wèi)星的主要目的、十年奮斗目標(biāo)和發(fā)展步驟、第一顆人造衛(wèi)星可供選擇的3 個方案、衛(wèi)星軌道選擇和地面觀測網(wǎng)的建立、重要建議和措施等問題作了詳細(xì)的論述。8月2日，中央專委召開會議，正式批準(zhǔn)了這個規(guī)劃方案，衛(wèi)星研制工作正式立項(xiàng)。這次會議重要的一項(xiàng)議題就是明確衛(wèi)星研制的基本方向和路徑。這是一顆科學(xué)探測試驗(yàn)衛(wèi)星，任務(wù)是發(fā)展我國對地觀測、通信廣播、氣象等領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)展設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，發(fā)射時間定在1970 年。會議結(jié)束時，宣布在中國科學(xué)院設(shè)立一個代號“651”的衛(wèi)星設(shè)計(jì)院，原來代號“581”的任務(wù)改稱為“651”任務(wù)。

這次會議提出的衛(wèi)星總體技術(shù)方案通俗地概括為“上得去、抓得住、聽得見、看得見?！边@十二個字看起來簡單，執(zhí)行起來難度卻非常之大。

“抓得住”是指衛(wèi)星發(fā)射后，不管氣象情況如何，都能對衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤測量。當(dāng)時，雖然光學(xué)觀測技術(shù)比較成熟，但由于光學(xué)觀測受到日照條件、天氣陰晴變化和衛(wèi)星亮度等級的限制，不宜作為為主要跟蹤手段，而無線電觀測可以在全天候下工作。因而，測量方式以無線電觀測為主，光學(xué)觀測為輔。當(dāng)時可供選擇的無線電設(shè)備有單脈沖雷達(dá)、比相干涉儀、多普勒測速儀。用前兩種設(shè)備測軌方法比較成熟，但造價昂貴，對地面建站要求高；多普勒測速儀造價低廉，但對跟蹤精度和計(jì)算方法無把握。為了摸清情況，中國科學(xué)院專門組織專家進(jìn)行了模擬計(jì)算，最終采用了測控專家陳芳允提出的跟蹤測軌方案。

“看得見”，是指在地球上人們能用肉眼看見衛(wèi)星。衛(wèi)星的直徑只有1 米，為了“看得見”，技術(shù)人員把衛(wèi)星外形設(shè)計(jì)成由72 面體組成的一個球體，為的是讓衛(wèi)星在軌運(yùn)行時能夠產(chǎn)生不斷閃爍的效果，這樣在地面比較容易觀測。

“聽得到”是說要能用一般的收音機(jī)收聽到衛(wèi)星發(fā)送的聲音。蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星的呼叫信號是嘀嘀答答的電報碼，遙測信號是間斷的。有專家建議，中國要超過蘇聯(lián)，就必須發(fā)射一個連續(xù)的信號，而且要有中國特色，建議播送《東方紅》樂曲?！稏|方紅》是一首誕生于20世紀(jì)30年代的陜甘寧邊區(qū)，抒發(fā)了人民群眾擁護(hù)共產(chǎn)黨、翻身求解放，建立新中國的豪邁之情。隨著60 年代大型音樂舞蹈史詩《東方紅》的誕生，這首歌隨之紅遍全國，成為紅色中國的象征。對于如何產(chǎn)生《東方紅》樂音，專家們提出過幾種方案，經(jīng)過比較，決定采用可靠性高、工作壽命長、消耗功率小、樂音悅耳嘹亮的電子音樂，采用電子線路產(chǎn)生模擬鋁板琴聲奏出。

這次長達(dá)42 天的會議過后，中央專委組建了651設(shè)計(jì)院和701 工程處。前者負(fù)責(zé)衛(wèi)星本體的設(shè)計(jì)研制和總體協(xié)調(diào)；后者負(fù)責(zé)地面跟蹤臺站的總體設(shè)計(jì)和籌建。衛(wèi)星本體、各分系統(tǒng)、地面臺站選點(diǎn)等工作全面鋪開，另外，在全國各地安排落實(shí)了近200個預(yù)研和試制項(xiàng)目，大到分系統(tǒng)、小到元部件，衛(wèi)星的研制工作全面開始。1967年12月，國防科委審定了總體方案和各分系統(tǒng)方案，正式命名中國第一顆人造衛(wèi)星為“東方紅一號”。1968年1月，國家正式批準(zhǔn)了研制任務(wù)書。

按照總體設(shè)計(jì)方案，“東方紅一號”將由七機(jī)部研制的長征一號運(yùn)載火箭來發(fā)射。1965 年10月，上海機(jī)電設(shè)計(jì)院從上海搬遷到北京，成為七機(jī)部第八設(shè)計(jì)院，開始長征一號的總體方案論證。王希季作為上海機(jī)電設(shè)計(jì)院的總工程師，承擔(dān)了研制的重任。王希季和大家有一個共識：發(fā)射衛(wèi)星與發(fā)射導(dǎo)彈所需要的火箭加速器是一回事。鑒于當(dāng)時彈道導(dǎo)彈已經(jīng)研制成功，中央決定將現(xiàn)有的“東風(fēng)”系列導(dǎo)彈改裝成衛(wèi)星運(yùn)載火箭。但是，經(jīng)過論證，“東風(fēng)”系列導(dǎo)彈并不能直接改裝成衛(wèi)星運(yùn)載火箭。于是，王希季又提出另外一個方案：以中程液體推進(jìn)器導(dǎo)彈為第一級和第二級，再研制一個固體推進(jìn)劑火箭作為第三級的運(yùn)載火箭。簡單地說，就是把探空火箭技術(shù)和導(dǎo)彈技術(shù)相結(jié)合，來研制長征一號運(yùn)載火箭。在楊南生等專家的配合下，王希季他們將地地導(dǎo)彈與探空火箭、液體推進(jìn)劑導(dǎo)彈和固體推進(jìn)劑火箭結(jié)合，用T—7 探空火箭加上一級固體火箭，再在箭頭上安裝長征一號第三級火箭點(diǎn)火裝置，組成一枚技術(shù)試驗(yàn)火箭，證明了固體火箭可以在320 公里高度可靠點(diǎn)火。緊接著，王希季和楊南生聯(lián)手合作，最終完成了在400 公里橢圓軌道70 度傾角時運(yùn)載能力達(dá)到300 公斤的設(shè)計(jì)方案，并研制了玻璃鋼大噴管等一系列關(guān)鍵部件。

衛(wèi)星設(shè)計(jì)方面，錢驥等專家也很快拿出了初步設(shè)計(jì)方案。按照原定的方案，衛(wèi)星應(yīng)當(dāng)是一枚科學(xué)探測衛(wèi)星，除了要播放《東方紅》之外，還要裝姿態(tài)控制系統(tǒng)和多項(xiàng)科學(xué)探測儀器。但在研制過程中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)這些系統(tǒng)和儀器非常復(fù)雜，難以協(xié)調(diào)。于是，他們又提出了另一種簡便的方案，按照工程衛(wèi)星來設(shè)計(jì)，只安裝《東方紅》的樂音裝備，不裝探測儀器。只要衛(wèi)星上天，能播放音樂，就說明中國已掌握了火箭、衛(wèi)星、測控、發(fā)射、地面環(huán)境等一整套衛(wèi)星工程技術(shù)，任務(wù)就算成功。這樣，以后再上科學(xué)探測儀器就不難了。最初，這一方案很多老專家并不同意。無奈之下，錢學(xué)森親自上門做工作，向他們解釋，這不是廢除原方案，而是把原方案分為兩步，先用最短的時間實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星上天，再在此基礎(chǔ)上發(fā)射科學(xué)探測衛(wèi)星。錢學(xué)森真誠的態(tài)度最終說服了大家。共識達(dá)成之后，在孫家棟的帶領(lǐng)下，科研人員對原方案做了大膽的簡化。

發(fā)送《東方紅》樂音，采用1 臺發(fā)射機(jī)交替發(fā)送《東方紅》樂音。不過，要讓普通收音機(jī)直接收聽到衛(wèi)星播發(fā)的《東方紅》樂音，需在衛(wèi)星上安裝大功率發(fā)射機(jī)，但那將使衛(wèi)星的重量超過1 噸，這對于當(dāng)時中國火箭的運(yùn)載能力來說顯然是做不到的。東方紅一號最終選擇了一段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。事實(shí)上，當(dāng)時的人們并沒有直接聽到衛(wèi)星發(fā)回的聲音，而是由衛(wèi)星發(fā)射信號，經(jīng)過大型地面站接收后，再通過中央人民廣播電臺轉(zhuǎn)播的辦法來實(shí)現(xiàn)。

毛澤東稱他們是“放衛(wèi)星的人”

正當(dāng)東方紅一號衛(wèi)星研制緊鑼密鼓地進(jìn)行時，1966年，“文化大革命”爆發(fā)，651 衛(wèi)星設(shè)計(jì)院院長趙九章被打倒。1968 年10月，他不堪受辱服藥自盡，噩耗傳來，不僅震撼了正在從事衛(wèi)星研制的專家和科研工作者們，也讓周恩來焦急萬分，親臨工程研制一下，竭盡全力排除“文革”帶來的種種干擾。為避免“文革”狂潮的沖擊，周恩來特意安排將空間技術(shù)研究院列入部隊(duì)編制，研制人員都穿上了軍裝。周恩來在中央專委會議上定調(diào)：“651總抓由國防科委負(fù)責(zé)，錢學(xué)森參加”，“由錢學(xué)森負(fù)責(zé)衛(wèi)星、運(yùn)載火箭和地面系統(tǒng)三個方面總的技術(shù)協(xié)調(diào)和組織實(shí)施工作”。1968 年2月20日，劃歸國防科委建制的中國空間技術(shù)研究院宣告成立，錢學(xué)森被任命為首任院長。中科院的研制隊(duì)伍5000 多人、試驗(yàn)基地、科研設(shè)施、工廠，以及研制任務(wù)本身，全部移交國防科委新成立的研究院管理。研究院成立后，周恩來當(dāng)著眾人的面對錢學(xué)森說，你是技術(shù)總管，任務(wù)就交給你了！

思考東方紅一號衛(wèi)星的研制工作時，錢學(xué)森首先考慮的是要建立一個衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)部，加速衛(wèi)星工程的實(shí)施?？捎烧l擔(dān)任衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)部的領(lǐng)導(dǎo)呢？錢學(xué)森的目光鎖定在了年僅37 歲的導(dǎo)彈總體設(shè)計(jì)部副主任孫家棟身上。

孫家棟年少時的夢想是當(dāng)一個土木建筑師，后來在一個偶然的機(jī)會參了軍，去蘇聯(lián)茹科夫斯基空軍工程學(xué)院飛機(jī)制造專業(yè)學(xué)習(xí)了整整八年。回國后，孫家棟一天飛機(jī)制造的工作都沒干，就被安排從事導(dǎo)彈研究。而正當(dāng)他打算終身致力于導(dǎo)彈事業(yè)時，卻不想又和衛(wèi)星結(jié)了緣。還是在五院研制導(dǎo)彈的時候，錢學(xué)森就與孫家棟有不少接觸，這個年輕人的睿智給他留下了深刻的印象，所以，他決定讓這個優(yōu)秀的年輕人試一試。

此時，正處在“文革”混亂時期，如何迅速建立起一支衛(wèi)星的總體設(shè)計(jì)隊(duì)伍，是擺在孫家棟面前一個十分棘手的問題。經(jīng)過考察、挑選，孫家棟選定了18 個人，這便是中國航天史上著名的“航天十八勇士”。他們是：戚發(fā)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(yuǎn)、劉澤光、鄭忠琪、林殷定、魯力、王一方、洪玉林。

當(dāng)時，趙九章等人已經(jīng)寫了長達(dá)300 頁的衛(wèi)星研究課題，但還沒完全深入。孫家棟翻看著文件，想起了聶榮臻元帥的八字方針“盡量簡單，盡快上天”。為了集中精力保證主要目標(biāo)，孫家棟決定，凡是和“抓得住、看得見、聽得著”有關(guān)的技術(shù)都要攻破和確保，無關(guān)的、來不及的就不上。按照這個原則，以“上天”為主題，只有30 多頁的新方案很快出爐。東方紅一號衛(wèi)星外形為近擬球體的72 面體，直徑約1 米，質(zhì)量為173 公斤，采用自旋姿態(tài)穩(wěn)定方式，轉(zhuǎn)速為120 轉(zhuǎn)/分，利用太陽角計(jì)和紅外地平儀測定姿態(tài)。衛(wèi)星儀器艙為圓柱形，安裝在衛(wèi)星中部。在艙罩與底盤的連接部位裝有密封圈，以保證儀器艙的密封。儀器艙底座是衛(wèi)星的主要承力結(jié)構(gòu)件，也是衛(wèi)星與運(yùn)載火箭連接的重要部件，既能承受衛(wèi)星自身的重量，又可以在發(fā)射時承受運(yùn)載火箭的推力。

方案有了，但因?yàn)樾l(wèi)星設(shè)計(jì)方案事關(guān)重大，需要中央領(lǐng)導(dǎo)簽字確認(rèn)后才能真正開始研制?？僧?dāng)時正處在“文革”旋渦之中，領(lǐng)導(dǎo)無人敢拍板。無奈之下，孫家棟親自找到國防科委副主任劉華清，開門見山地說：“這事兒現(xiàn)在就你最有發(fā)言權(quán)。你懂得簽，不懂也得簽，否則沒法做?！眲⑷A清看著孫家棟堅(jiān)毅的眼神，二話不說就在方案書上簽了名。

拿到“軍令狀”，孫家棟沒有絲毫興奮，相反心里還相當(dāng)沉重。蘇、美、法等國衛(wèi)星紛紛上天已成事實(shí)，時不待我。為確保衛(wèi)星按時上天，孫家棟和戚發(fā)軔他們在沒有良好空調(diào)和防塵的總裝車間里，裝配調(diào)試出一顆正樣衛(wèi)星；利用容積較小、缺乏太陽模擬器的熱真空室，完成了空間模擬試驗(yàn)；利用樓頂及自制簡易微波暗室，完成了衛(wèi)星天線性能試驗(yàn)。一個個技術(shù)難關(guān)逐一攻克，可等到組裝衛(wèi)星的時候，一個“非技術(shù)問題”帶來的“技術(shù)問題”卻把大家難倒了。各個研制單位都要在自己研制的分系統(tǒng)中鑲嵌毛主席像章，這樣衛(wèi)星就超重了。這讓孫家棟苦惱不已。一天，孫家棟接到通知，要去人民大會堂向周恩來總理匯報衛(wèi)星進(jìn)展情況。是否該如實(shí)匯報像章的問題，他想了整整一夜。第二天匯報時，孫家棟決定還是要利用這樣一個難得的機(jī)會征求一下總理的意見。周總理聽后對在場的人說：你們年輕人對毛主席尊重、熱愛是好事，但是大家看看我們?nèi)嗣翊髸眠@個政治上這么嚴(yán)肅的地方，也不是什么地方都要掛滿毛主席的像。什么地方、什么時候掛都是非常嚴(yán)肅的事情。周總理的一番話，終于讓這個棘手難題得到了解決。

1970 年3月21日，東方紅一號衛(wèi)星完成了全部總裝任務(wù)。5 天后，周恩來批準(zhǔn)火箭、衛(wèi)星正式出廠。4月1日，隨著火車的一聲鳴笛，東方紅一號衛(wèi)星如期抵達(dá)東風(fēng)基地。4月14日，衛(wèi)星測試的各項(xiàng)工作已經(jīng)基本就緒，周恩來再次聽取發(fā)射場人員對火箭、衛(wèi)星情況的匯報。錢學(xué)森、任新民、孫家棟、戚發(fā)軔、楊南生等專家都參加了這次匯報。周恩來對衛(wèi)星能不能入軌、入軌后能不能準(zhǔn)確地唱響《東方紅》樂曲問得非常仔細(xì)。周恩來還躬身趴在地毯上，雙手扶著一幅巨大的世界地圖，對東方紅一號將要飛經(jīng)的每個外國城市一一查看。他一邊看一邊對研制人員說：“你們要對我國第一顆人造衛(wèi)星飛經(jīng)各國首都的時間進(jìn)行預(yù)報，因?yàn)榈綍r候能讓外國友人準(zhǔn)時看到我國第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射的訊息，聽到《東方紅》樂曲，這對第三世界國家的人民來說是個極大的鼓勵?！?/p>

4月1日，裝載著東方紅一號衛(wèi)星和長征一號運(yùn)載火箭的專列于秘密抵達(dá)位于內(nèi)蒙古額濟(jì)納的衛(wèi)星發(fā)射基地。4月17日，火箭和衛(wèi)星進(jìn)入2 號發(fā)射陣地。18日，火箭與衛(wèi)星開始垂直測試；19日，各分系統(tǒng)測試，一切準(zhǔn)備就緒。4月24日15 點(diǎn)50 分，錢學(xué)森在發(fā)射場接到了周恩來專門從北京打來的電話。周恩來在電話中說，毛主席已經(jīng)批準(zhǔn)了這次發(fā)射任務(wù)，希望大家鼓足干勁，細(xì)致地工作，要一次成功，為祖國爭光！

21 時35 分，當(dāng)?shù)箷r計(jì)數(shù)器上出現(xiàn)“0”字時，發(fā)射場地下控制室操作臺前的操作員胡世祥果斷地按下了“點(diǎn)火”按鈕。霎時，大漠戈壁地動山搖。10 分鐘后，衛(wèi)星順利進(jìn)入軌道。21 時48 分，發(fā)射場上空的高音喇叭里傳出測控系統(tǒng)報告：“星箭分離，衛(wèi)星入軌”。同時，國家廣播事業(yè)局報告，收到了我國第一顆衛(wèi)星播送的《東方紅》樂曲，聲音清晰洪亮。這一天，《東方紅》的樂曲從太空傳到了世界各地，中國成為世界上第五個獨(dú)立研制并發(fā)射人造地球衛(wèi)星的國家。

一天后的傍晚，新華社發(fā)布了一條震驚世界的消息：1970 年4月24日，中國成功地發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，衛(wèi)星運(yùn)行軌道的近地點(diǎn)高度439 公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度2384公里，軌道平面與地球赤道平面夾角68.5 度，繞地球一圈114 分鐘。衛(wèi)星重173 公斤，用20.009 兆周的頻率播送《東方紅》樂曲……

這一天，周恩來總理剛剛抵達(dá)廣州，參加越南、柬埔寨、老撾三國在中國召開的“印度支那人民最高級會議”。一進(jìn)會場，周恩來就興奮地對代表們說：“為慶祝這次大會的成功舉行，我?guī)硪粋€禮物。昨天晚上，我們國家成功地發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星！”

喜訊傳遍全國，城鄉(xiāng)一片歡騰。中國人第一次激動地仰望太空，尋找著那顆名叫“東方紅一號”的人造衛(wèi)星，每個人的臉上都洋溢著作為華夏子孫的自豪和驕傲。

這一年，距離毛澤東發(fā)出“我們也要搞人造衛(wèi)星”的號召，整整過去了12 個年頭。雖說比蘇聯(lián)晚了13 年，比美國晚了12 年，但東方紅一號不僅全部達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，而且173 公斤的體重比前4 個國家發(fā)射的第1 顆衛(wèi)星質(zhì)量總和還要超出29.8 公斤，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了8.22 公斤的美國衛(wèi)星、83.6 公斤的蘇聯(lián)衛(wèi)星的重量，實(shí)現(xiàn)了毛澤東“雞蛋那么大的我們不拋”的夢想。

東方紅一號衛(wèi)星的工作壽命是20 天，但它實(shí)際在太空中工作了28 天。1970 年5月14日，由于電池耗盡，衛(wèi)星停止發(fā)射信號。但是直到今天，東方紅一號衛(wèi)星仍在它的軌道上，每一個晴朗的夜空，都有機(jī)會看到它閃爍的身影。

此時，新中國的“兩彈一星”偉業(yè)宣告完成，中國成為了世界上第五個可以獨(dú)立研制和發(fā)射人造地球衛(wèi)星的國家。

一周后，是1970 的“五一”國際勞動節(jié)，按照慣例，北京市要在天安門廣場舉行大型的群眾聯(lián)歡。東方紅一號衛(wèi)星遨游太空，為歡慶70 年代的第一個“五一”增添了喜悅的氣氛。傍晚，毛澤東、周恩來特意把錢學(xué)森、任新民、戚發(fā)軔等參加?xùn)|方紅一號衛(wèi)星和長征一號火箭研制及發(fā)射的有功之臣請上天安門城樓，和國家領(lǐng)導(dǎo)人一起參加觀禮。錢學(xué)森他們登上城樓的時候，周恩來特意把他們介紹給了柬埔寨的西哈努克親王，稱他們是“中國放衛(wèi)星的人”。

東方紅一號的發(fā)射成功意味著中國具備了進(jìn)入太空的能力，標(biāo)志著一個最早萌發(fā)飛天夢想的民族已經(jīng)敲開了世界航天俱樂部的大門。隨后，中國又陸續(xù)發(fā)射了自己的返回式衛(wèi)星、地球靜止通信衛(wèi)星、載人飛船、空間實(shí)驗(yàn)室……最終成為了能夠與美俄比肩的航天大國。改革開放后，“長征”系列火箭進(jìn)入了國際商業(yè)發(fā)射市場，中國逐漸成為引領(lǐng)人類和平利用太空的先鋒。

2016 年3月8日，國務(wù)院批準(zhǔn)，將東方紅一號衛(wèi)星的發(fā)射紀(jì)念日——4月24日，正式確定為“中國航天日”！