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東方紅一號
 

東方紅一號」衛星是中國發射的第一顆人造地球衛星,於1970年4月24日在酒泉衛星發射中心成功發射,由此開創了中國航天史的新紀元,使中國成為繼蘇、美、法、日之後世界上第五個獨立研製並發射人造地球衛星的國家。

「東方紅一號」衛星重173 千克,由長征一號運載火箭送入近地點441千米、遠地點2368千米、傾角68.44度的橢圓軌道。它測量了衛星工程參數和空間環境,並進行了軌道測控和《東方紅》樂曲的播送。 「東方紅一號」衛星在運行28天後(設計壽命為20天),電池耗盡於1970年5月14日停止發射信號,《東方紅》樂曲停止播放,結束了其工作壽命。不過,衛星的軌道壽命並沒有結束,至今「東方紅一號」衛星仍在空間軌道上運行。 [1]

中文名:東方紅一號

外文名:ongfanghong 1

所屬國家:中華人民共和國

發射地點:泉衛星發射場

發射日期:1970年4月24日21時35分(UTC+8)

運載火箭:長征一號運載火箭

研發歷程

臨危受命的「581」

1957年10月4日,在距離莫斯科2000公里之遙的哈薩克丘拉坦荒漠上,蘇聯拜科努爾秘密基地發射場上空升起了人類歷史上第一顆人造地球衛星

緊隨其後,美國於1958年1月31日將「探險者一號」衛星送上太空。在人類開啟探索浩瀚太空的征程之時,全球爭奪的焦點也由陸地轉向了天空。

中國政府對此非常重視。彼時,中央分管科學技術的聶榮臻副總理向時任中國科學院(簡稱中科院)副院長張勁夫交代,要中科院密切注意有關情況。1958年初,竺可楨錢學森趙九章聯名向中央上書,建議開展中國的人造衛星研究。

根據中蘇協定,從1957年10月起,中科院先後在廣州南京拉薩等地建立了26個人造衛星觀測站,其中22個站與蘇聯直接交換數據,並在上海天文台建立了中國的世界時系統。

1958年5月17日,毛澤東主席在黨的八大二次會議上鄭重宣布:「蘇聯美國把人造衛星拋上了天,我們也要搞人造衛星」。6月,在張勁夫等的組織下,中科院把研製人造衛星作為「三大抓」的第一項重點任務。為實現規劃任務,中科院決定成立581組,組長錢學森,副組長趙九章、衛一清。同時,中央政治局還撥專款支持中科院研製衛星,代號「581」任務。

此後,581組不分晝夜,奮力拚搏,抓緊一切時間進行科研攻關。當年10月,581組從中科院地球物理研究所及中科院內外抽調人員,在西苑操場甲1號集結(即國家空間科學中心的前身),組建了8個研究組,通過集結各方力量,形成了比較完整的衛星總體、火箭探測總體和空間探測分系統研究實體,正式踏上了人造衛星研製的艱難之路。[2]

「大腿變小腿,火箭變探空」

從1959年開始,中國進入三年經濟困難時期。當時,中央對人造衛星研製工作提出了新的要求,即「衛星還要搞,但是要推後一點」。

為此,中科院從當年3月調整空間技術計劃,提出「大腿變小腿,火箭變探空」的工作方針,同時調整機構,停止研製大型運載火箭人造衛星,把工作重點轉到研製探空火箭上。

之所以作如此調整,中科院有着自己的打算,那就是先從研製探空火箭開路,再到開展高空探測活動;與此同時,還要開展人造衛星有關單項技術研究和測量、試驗設備的研製。這一切的基礎準備工作都是為了發展中國航天器技術和地面測控技術。

從1959年12月到1966年1月,趙九章領導中科院地球物理所二部參與開創了我國的火箭探空事業。通過與上海機電設計院配合,構成了我國第一個T7氣象火箭探測系統,在安徽廣德建成我國第一個探空火箭發射場,為衛星研製打下基礎。

1960年衛星總體研究室成立,通過調研國際衛星情況,研究星上和地面相關技術,起到了衛星研製總體所的作用。

1963年底,我國第一個空間環境模擬實驗室的建成,開創了我國衛星環境模擬試驗事業,為衛星上天做好了充分準備。與此同時,還組建了高空物理和空間技術的有關研究室,使火箭探空和衛星任務走上了穩定發展的道路。

「651」上馬

1964年,我國經濟形勢開始好轉。當年12月,全國人大三屆一次會議召開期間,趙九章先生呈書周恩來總理,認為中國已具備研製人造衛星的條件。1965年1月,錢學森也寫信給聶榮臻副總理,認為已有條件考慮衛星問題,建議早日制訂衛星計劃,列入國家任務。

5月6日,在周恩來總理主持召開的中央專門委員會第十二次會議上,做出了關於發展人造衛星研製工作的決定。由此,中國第一顆人造衛星的研製任務正式啟動。7月,中科院受國防科委委託向中央專委呈報《關於發展我國人造衛星工作的規劃方案建議》。 8月,該建議獲批,衛星研製正式立項,原「581」任務改為「65l」任務。中科院決定成立三個組織:衛星工程任務領導小組,組長谷羽、副組長楊剛毅、趙九章;衛星總體設計組,組長趙九章,副組長郭永懷、王大珩;衛星工程任務辦公室,主任陸綬觀。

10月至11月,中科院受國防科委的委託,召開了我國第一顆人造衛星的方案論證會議(代號為「651」會議)。在長達42天的會議里,最終議定衛星要在重量、壽命、技術上比美蘇先進,做到「上得去、抓得住、測得准、報得及時、聽得到、看得見」,並努力做到一次成功。

在這一次的會議上,我國第一顆人造衛星有了屬於自己名字——「東方紅一號」。1967年12月,在國防科委召開我國第一顆人造地球衛星研製工作會議上,同意中科院建議將衛星正式命名為「東方紅一號」。

決勝九天

直至1968年,「651」設計院完成東方紅一號的模樣星、初樣星(包括結構星、溫控星、電性星等)研製,進行了聯試,確定了地球物理所二部提出的以多普勒測速定軌系統為基礎的衛星地面觀測系統方案、研製試樣星和正樣星的技術規範等,地面系統建設也初具規模。短短3年時間,從預研到初樣,人造衛星的全部研製工作都是空間中心在趙九章的領導下牽頭完成的,空間中心是第一顆人造衛星的搖籃。

1970年4月24日21時35分,帶着全中國人民的期盼,東方紅一號衛星一飛沖天。隨着「星箭分離」「衛星入軌」消息的相繼發布,《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立研製並發射人造地球衛星的國家。

1978年多普勒測速定軌系統獲全國科學大會獎。1985年返回型衛星和東方紅一號衛星獲首屆國家科技進步特等獎。

東方紅一號衛星的主要任務是進行衛星技術試驗、探測電離層和大氣層密度。由於電池壽命有限,衛星運行28天後(設計壽命為20天),電池耗盡。在此期間,衛星把遙測參數和各種太空探測資料傳回地面。1970年5月14日,東方紅一號衛星停止發射信號,《東方紅》樂曲停止播放,衛星結束了其工作壽命。不過,衛星的軌道壽命並沒有結束,至今東方紅一號衛星仍在太空運行。[3]

樂音裝置

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。對於如何發送《東方紅》樂音,也曾提出過3種方案,最後經研究決定,採用1台發射機交替發送《東方紅》樂音。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,但那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。設計人員曾打算在東方紅一號衛星上鑲滿毛澤東像章,但後來在周恩來總理的指示下,為了減輕衛星質量這些像章沒有一起升空。

由於當時正處於「文化大革命」的動亂中,播送《東方紅》樂音不僅是科研任務,也成了責任重大的政治任務。如果衛星上天后,樂音變調或不響,則無疑是重大的政治問題,研製者有可能被抓起來坐牢。在沉重的思想負擔和精神壓力下,衛星總體組組長何正華和樂音裝置的主要設計者劉承熙冒着政治風險,開始了他們技術上的探索,解決了樂音錯亂和樂音變調等一系列問題。《東方紅》」樂音最後採用電子線路產生模擬鋁板琴聲奏出。樂音裝置的第一批正樣產品是1968年上半年在重慶一家工廠生產的,由於當時生產秩序極不正常,產品中許多元件出現虛焊現象。最後上天的產品是由上海科學儀器廠重新生產的。[4]

技術特點

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、跟蹤系統、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。

1、抓得住

「抓得住」是指要在衛星發射後,不管氣象情況如何,都能抓得住衛星(即能夠跟蹤測量)。當時光學觀測技術比較成熟,但光學觀測受日照條件、天氣陰晴變化和衛星亮度等級的限制,不能做為主要跟蹤手段,而無線電觀測可以在全天候下工作。因而確定以無線電觀測為主,光學觀測為輔。當時可供選擇的無線電設備有單脈衝雷達、比相干涉儀、多普勒測速儀。用前兩種設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,但對跟蹤精度和計算方法無把握。為了摸清情況,中國科學院組織紫金山天文台趙先孜、張家祥,數學所劉易成、計算所張綺霞等用計算所自行研製的當時國內最快的119機進行模擬計算。經三個月的努力,摸清了情況,肯定了陳芳允提出的跟蹤測軌方案。這一方案體現了中低軌道衛星測軌系統的中國特色。

2、看得見

「看得見」即在地球上的觀測人群能用肉眼看見衛星。「東方紅一號」衛星直徑只有1米,為了使地面「看得見」,技術人員把衛星外形設計成由72面體組成的一個球體,目的之一是使衛星在軌運行時能閃光,因為該衛星是採用自旋穩定方式穩定,所以當它轉起來以後,由於角度不同,就會產生一閃一閃的效果,這樣在地面就比較容易觀測。

3、聽得到

「聽得到」即讓全國和全世界都能用一般的收音機收聽中國第一顆衛星發送的聲音。《東方紅》樂音的接收、轉播系統,是中國第一顆衛星獨有的系統。產生悅耳動聽的東方紅樂曲,不是靠錄音機,而是用電子線路產生複合音。

對於如何發送《東方紅》樂音,也曾提出過3種方案,最後經研究決定,採用1台發射機交替發送《東方紅》樂音。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,但那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。[5]

現狀

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、跟蹤系統、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。它的發射成功,在中國航天史上具有劃時代的意義,東方紅一號發生成功已經有48年了,那麼東方紅一號如今現狀如何呢,專家根據數據信息表示:結果顯示很遺憾,隨着時間的推移東方紅一號或將離開地球進入太空。

專家表示東方紅一號衛星的近地點高度較高使得它至今還在地球的軌道之上,並沒有像天宮航天器那樣落下大氣層,而數據顯示東方紅衛星剛上天近地點為429千米,而09年的時候近地點為430千米,然而今年的時候東方紅衛星近地點距離為437.7千米,這意味着東方紅正在漸漸遠離地球,而當距離達到一定層度這顆衛星將會脫離地區軌跡飛行太空,成為中國星辰大海夢想的先驅者。[6]

重大意義

當中國人在西北大漠裡豎起第一座發射架時,西方一些發達國家認為那是開玩笑;當中國人用運行速度只有每秒幾十萬次的老式計算機編制衛星軌道程序時,洋專家又斷言:不可能!但是,中國人就是將「不可能」變成了「可能」。

東方紅一號衛星的成功發射是中國航天史上的一座豐碑,同時也積累了非常寶貴的經驗:中國的社會主義制度具有集中力量辦大事的優勢;航天事業的發展可以帶動了中國科技水平的整體躍升;切合實際制定科學合理的方案能使我們的努力能夠成功;不等條件,創造條件,立足自己,自主創新,一定能開闢高科技的新天地。

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。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、跟蹤系統、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。第1顆衛星成功升空運行的實踐證明,這些系統技術性能可靠,不僅出色地完成了當時預定的任務,而且為中國航天事業後來的發展奠定了紮實的基礎和提供了寶貴的經驗。所以,它的發射成功,在中國航天史上具有劃時代的意義。

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。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。[7]

相關視頻

1、「長征一號」火箭究竟是怎麼把「東方紅一號」衛星送入太空的?

2、1970年 東方紅一號成功發射 !

參考來源

  1. 東方紅一號衛星,黨政機關網, 2006年10月21日
  2. 東方紅一號:開啟中國航天時代,科學新聞網,2018-11-13
  3. 東方紅一號:開啟中國航天時代,科學新聞網,2018-11-13
  4. 我國東方紅一號衛星成功發射45周年,騰訊網,2015年04月24日
  5. 第一顆人造衛星的方案論證,中國科學院網
  6. 東方紅一號已經上天48年,現狀如何?,新浪網,2018年12月25日
  7. 我國東方紅一號衛星成功發射45周年,騰訊網,2015年04月24日