念念不忘,必有迴響- 紀念中國首顆衛星升空50週年
1968年,盛夏,海軍某部的一個凍豬冷庫。帶著厚厚眼鏡的人,腳蹬塑料涼鞋,卻身穿棉大衣,進入零下十幾度的冷庫,他們不是要處理冷凍肉,而是用電烙鐵對著一個金屬大球焊接各種材料。庫裡的溫度很低,110瓦的電烙鐵拿進去一會就不熱了,把人的腳凍得一會兒就得從庫裡跑出來……
為“東方紅一號”衛星鈦框加熱。
做焊接的人,其實是工程技術人員;這個金屬大球,正是我國首顆人造衛星:“東方紅一號”。為了做低溫試驗,技術人員向海軍借了冷庫,將衛星至於冷庫以模擬發射的環境溫度。這才有了開始的一幕。
五十年前,中國第一個航天器,即中國第一顆人造地球衛星“東方紅一號”由中國第一枚運載火箭“長征一號”運載火箭送入太空,它標誌著中國成為繼蘇聯、美國、法國、日本之後,世界上第五個能自行研製和發射衛星的國家,拉開了中華民族進軍太空的序幕。
準備發射“東方紅一號”衛星的“長征一號”火箭。
/ 中國首星計劃揭秘
早在1958年5月17日,毛澤東主席在中國共產黨八大二次會議提出:蘇聯人造衛星上天,我們也要搞人造衛星,我們也要搞一點,要搞就搞得大一點。
毛澤東主席與錢學森交談。
1965年5月,周恩來總理指示中國科學院拿出第1顆人造衛星的具體方案。負責衛星總體組的錢驥帶領年輕的科技工作者很快便拿出了初步方案。
1965年7月,在周恩來總理主持的中央專委會議上原則批准了中國科學院《關於發展中國人造衛星工作規劃方案建議》,確定將人造衛星研製列為國家尖端技術發展的一項重大任務。因為是1965年1月份正式提出建議(即錢學森的建議時間),國家就將人造地球衛星工程的代號定名為“651”任務。
發射“東方紅一號”衛星動員誓師大會。
/ 提出四大總體要求
1965年9月,中國科學院開始組建了由趙九章任院長、代號“651”的衛星設計院,並把中國第1顆衛星命名為“東方紅一號”。從此,中國人造地球衛星研製工作正式開始。
“東方紅一號”的發射時間定在1970年,成功的標誌,即第1顆人造地球衛星的總體要求是:“上得去,抓得住,聽得到,看得見”。所謂“上得去”就是首先要保證衛星飛上天;“抓得住”就是衛星上天以後地面設備能對衛星實施測控;“聽得到”就是衛星要播送音樂,且可被地面接收和聽到; “看得見”就是衛星在軌飛行時能讓地面上的人用肉眼直接看得見,以便鼓舞人心。
群眾爭相觀看“東方紅一號”衛星。
/ 星光燦爛高照九州
“東方紅一號”的具體任務是測量衛星本身的工作參數;探測空間環境參數;為中國奠定衛星軌道測量和無線電遙測技術基礎。衛星由結構、溫控、能源、《東方紅》樂音裝置和短波遙測、跟踪、天線、姿態測量7個分系統組成。衛星質量為173千克,採用自旋姿態穩定方式,轉速為120轉/分,利用太陽角計和紅外地平儀測定姿態。
“東方紅一號”內部結構。
“東方紅一號”工作在近地點439千米、遠地點2384千米、傾角68.5°、運行週期114分鐘的近地橢圓軌道上。衛星上的電源為銀鋅電池,採用被動式熱控制。主要有效載荷有:2.5瓦的20.009兆赫茲短波發射機、100毫瓦的200兆赫茲超短波發射機、遙測裝置、樂音發生器、雷達應答機、雷達信標機、科學實驗儀器和工程參數測量傳感器等。
/ 特殊外形四大用途
該衛星外形為近擬球體的72面體,直徑約1米。那麼,“東方紅一號”為什麼採用近擬球體的72面體?據“東方紅一號”總體設計組副組長的潘厚任研究員介紹,當時採用這種設計外形主要有以下考慮:
組裝“東方紅一號”衛星。
一是可使衛星有較大的結構利用空間;二是在平面上粘貼太陽電池片比在曲面上粘貼更方便可靠;三是由於衛星自旋軸相對於太陽的取向是不斷變化的,在72面球體上粘貼太陽電池片,可便於太陽電池片在不同徑向的面上適當地均勻佈設,使任何時刻太陽電池的總輸出變化很小,這對整星能源系統的設計很有利(後來因衛星任務和技術方案有所變化,攜帶了銀鋅電池供電,但結構設計未改動);四是採用球形設計,可使衛星飛行時的彈道截面基本不變,無需安裝探測儀器,就能用衛星的測軌跟踪數據反演推算衛星飛經高度的大氣密度值及其變化,從而多得到一些科學數據。
/ 為了觀測增加圍裙
“東方紅一號”衛星直徑只有1米,為了在更多的天氣條件下觀測到衛星,技術人員想出一個新辦法:在末級火箭上加上“觀測裙”,使末級火箭的亮度提高為2~3等星。做一個布的“觀測裙”把第三級火箭包上,發射時不放開,等上天以後再撐開,漲到3米或者更大一點;“觀測裙”外鍍上鋁,大面積反射太陽光,大大提高了觀測亮度。末級火箭“觀測裙”起引導作用,由於第三級火箭是跟衛星一起入軌的,速度軌道差不多,前後距離並不遠,所以在其附近很容易就找到衛星了。
“觀測裙”展開前後。
/ 響徹環宇的東方紅
對於如何產生《東方紅》樂音,曾提出過幾種方案,經比較決定,採用可靠性高、工作壽命長、消耗功率小、樂音悅耳嘹亮的電子音樂。
“東方紅一號”衛星樂音裝置。
不過,要讓普通收音機直接收聽到“東方紅一號”衛星播發的《東方紅》樂音,需在衛星上安裝大功率發射機,將使衛星的重量超過1噸,這對於當時中國火箭的運載能力來說是不可行的。為此,採用先由大型地面站接收,再通過廣播電台轉播的辦法來實現。所以,在衛星發射上去後,全國人民聽到的《東方紅》樂音都是經廣播電台轉播的衛星信號。
集體收聽《東方紅》樂音。
/ 技高一籌質量居首
經過幾年的自力更生,頑強拼搏,1970年4月1日,裝載著2顆“東方紅一號”衛星的專列抵達中國酒泉衛星發射場。
4月2日下午,周恩來總理在人民大會堂聽取即將發射的中國第1顆人造衛星及其運載火箭情況的匯報。4月24日凌晨,毛澤東主席批准實施發射。因此,中國第1顆人造地球衛星“東方紅一號”終於在1970年4月24日21時35分由“長征一號”運載火箭從甘肅酒泉衛星發射場發射,21時48分進入預定軌道。
技術人員準備把“東方紅一號”衛星與“長征一號”火箭對接。
“東方紅一號”衛星不僅全部達到了設計要求,而且質量比前4個國家發射的第1顆衛星質量總和還多。同時,在衛星的跟踪手段、信號傳輸形式和星上溫控系統等技術領域,也都超過了上述國家第1顆衛星的水平。由於能源系統的保證,“東方紅一號”衛星上的各種科學儀器實際工作時間遠遠超過了設計額定要求,取得了大量的工程遙測參數,為後來的衛星設計和研製工作提供了重要依據。
“東方紅一號”技術發展非常穩健,為中國的衛星技術打下了良好的基礎。尤其是衛星熱控非常出色,日本、法國的第一顆衛星都因為熱控問題,很快失去了工作能力。在測控跟踪上,“東方紅一號”啟用了多普勒跟踪測速技術,這項技術在當時是很先進的,不但為“東方紅一號”衛星,也為後續型號的測控發揮了重要作用。
由於“東方紅一號”衛星的近地點高度較高,因此衛星目前仍在軌道上。
/ 雞窩裡飛出金鳳凰
“東方紅一號”當時是在非常簡陋的條件下研製的。
為“東方紅一號”衛星安裝天線。
電拋光試驗是在一間臨時搭起的小棚子裡進行。面對撲面而來的有毒氣體,技術人員用濕毛巾摀住鼻子,實在憋不住了,跑出來吸幾口氣,又鑽進小棚子裡。
技術人員把一間廢品倉庫改成天線離心試驗室,自己設計製造出簡易的模擬衛星自旋試驗設備。飛速旋轉的天線危險性極大,為了保證安全,他們找來廢包裝箱蓋作盾牌,從箱蓋縫隙中觀察天線的工作情況。在第一次短波天線伸展試驗中,最後一節天線甩了出去。此後又經歷多次失敗,最後獲得了成功。
衛星製造中的一道工序是鉚接。在衛星的初樣階段,沒有鉚槍,更沒有固定工件的桁架,鉚接就靠一把小錘,幾個自製的鉚模,以身體當桁架將鉚釘一個一個敲上去。據悉,因為沒有合適的設備,“東方紅一號”外殼的72面體是靠一個技術高超的老工人一點兒一點兒敲出來的。
為了完成衛星蒙皮陽極化電拋光工序,沒有房子就在露天下進行;沒有容器就鑄造了三個大鋁槽,在雪地裡挖個坑,把鋁槽架在上面用木柴燒。就是在這樣的條件下,開展了陽極化電拋光試驗,經過了兩個月時間、上百次試驗,終於使蒙皮的輻射率和吸收率達到了規定的技術指標。
/ 意義重大居功至偉
發射人造地球衛星是一項非常複雜的系統工程,它包括研製運載火箭、建設發射場、研製衛星本體和衛星所攜帶的科學儀器、建立地面觀測網等,其每一部分都是高新技術的綜合應用和集智創新。
至今仍在太空飛行的“東方紅一號”衛星示意圖。
“東方紅一號”衛星就是在攻克了結構系統、熱控系統和能源系統、樂音裝置及短波遙測系統、跟踪系統、天線系統和科學探測系統等一系列技術難關的基礎上研製成功的。從1965年衛星工程研製任務列入國家計劃並明確爭取在1970年左右發射之後,中國在成功地研製了“東方紅一號”衛星、“長征一號”火箭的同時,還於1970年建成了酒泉衛星發射中心和測控網。
“東方紅一號”衛星的升空,在全世界引起了轟動,大大提高了中國在世界上的威望。“東方紅一號”開創了中國空間事業的新紀元,用鄧小平同志的話來說就是:沒有“兩彈一星”,就沒有中國的大國地位。