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“东方红一号”卫星--我国航天事业的里程碑
发布日期:2017-05-22 来源:首都航天机械公司协会 作者:吴明复 浏览次数: 字号:【

  1970年4月24日21时35分,我国成功发射第一颗自行研制的人造地球卫星“东方红一号”,这是中国航天事业发展的飞跃和里程碑,充分显示了中国人民的智慧和潜能,消息传来,举世震惊,全国欢腾,航天大院全体员工欢呼雀跃,弹冠相庆。一个干部子第、当年还是小学生的梁小虹深受鼓舞,立志继承父辈宏伟理想,献身航天,为国争光。47年后的2013年,梁小虹作为中国运载火箭技术研究院党委书记、全国政协委员,在政协12届一次会议上交提案,建议建立“中国航天日。”提案被采纳,经国务院批准,决定自2016年开始,每年4月24日为“中国航天日”。中国航天人有了自己的节日,这是党和人民对我们中国航天人的最高奖赏、最大鼓励。
  “东方红一号”人造地球卫星的研制历时近5年。1965年9月,中国科学院组建卫星设计院,受国防科委的委托,召开我国第一颗人造地球卫星方案论证会(代号“651”会议)。1967年12月,国防科委召开卫星研制工作会议,审定了总体方案和各系统方案,正式将卫星命名为“东方红一号”,1968年1月,国家批准“东方红一号”人造地球卫星研制任务书,并组建中国空间技术研究院,钱学森出任院长。“东方红一号”卫星的具体任务是:(1)测量卫星本体的工程参数;(2)探测空间环境参数;(3)奠定卫星轨道测量和无线电遥测技术基础。
  “东方红一号”卫星研制过程波澜壮阔,艰难曲折。敬爱的周总理高度重视,亲切关怀,呕心沥血,对研制工作提出了16字指导原则:“严肃认真,周到细致,稳妥可靠,万无一失”。当时正处于文革动乱中,由于四人帮直接插手,我们七机部受到巨大冲击,成为全国闻名的重灾区,两派严重对立,甚至发生大规模武斗,两弹一星元勋、著名工程材料专家姚桐斌就是在武斗中不幸罹难,给工作造成重大损失。周总理看到七机部的状况,痛心疾首,亲自召集两派头头开会达30多次,苦口婆心,通宵达旦,尽最大努力保持正常科研生产秩序。正是在周总理的关怀下,“东方红一号”团队在险恶的环境下顶着压力,排除干扰,团结奋斗,坚守岗位,保证研制计划的实施。
  “东方红一号”卫星由“长征一号”运载火箭送入轨道,卫星与运载火箭分离入轨后,末级火箭跟随卫星在空间运行。卫星重173公斤,外形为球形多面体,直径一米,卫星结构包括外壳、仪器舱和承力筒。卫星以自旋稳定方式在空间运行,运行轨道距地球最近点439公里,最远点2384公里,轨道平面与地球平面的夹角68.5度,卫星转速每分钟120转,绕地球一周时间114分钟。
  党中央对“东方红一号”卫星的技术指标要求是:“抓得住,听得到,看得见”,这成为研制工作中三个难题,也是三大亮点。
  抓得住:就是卫星上天后,和地面保持通畅的联系,随时掌握卫星的位置和离地面的距离,这就需要一套地面测量、监控系统,利用多普勒原理即:两物体相对运动时,两者距离变化与频率变化有一定关系,这样可以测出卫星的距离和位置,主要是通过对轨道方程式的计算获得。当时苏、美都已掌握轨道方程式的计算技术,而且他们还有先进的计算机,可以进行快速、准确的计算。相比之下,我国还没有掌握轨道方程式计算技术,也没有先进的计算机。但是,我们有人,有自力更生、艰苦奋斗、刻苦攻关、不折不挠的中国航天人。年轻的科研人员,在专家指导下,群策群力,几十个人用手摇计算机、计算尺和算盘,准确测出了卫星的位置和距离,通过各地监测站,牢牢掌控着太空运行的卫星。
  听得到:就是地面能听到卫星发回来的声音,首先能听到“东方红”乐曲,这在当时具有重大政治意义。卫星如何向地面播送“东方红”乐曲,曾经提出多种方案,比如播送乐曲和发送遥测信号各用一套装置,将乐曲录好,在卫星上用录音机播放,但录音机体积大,增加卫星重量,而且当时录音技术还不成熟,此方案被否决。后经研究,采用一个发射机交替播送“东方红”乐曲和发送遥测信号。具体办法是,播送“东方红”乐曲8小节,重复播两遍需要40秒钟,间隔5秒后,发送遥测信号10秒钟,间隔5秒后,再播送40秒钟的“东方红”乐曲。如此循环进行,这样就满足了卫星主要任务的要求。接下来要解决的问题是,怎样保证“东方红”乐曲悦耳动听?也考虑过多种方案,经过优选,最后确定采用电子音乐,用电子线路产生复合音的乐曲,其优点是可靠性高、寿命长、耗能少,乐曲悦耳动听。那么,采用什么乐器呢?声学专家刘承熙跑遍北京乐器店都找不到理想的乐音装置,后来他在北京火车站找到了解决问题的灵感,那就是,车站大钟整点报时的优美旋律,正是“东方红”乐曲!让他欣喜若狂,长期困扰他们的难题迎刃而解。具体办法是,将钟声节奏与铝板琴声结合,演绎“东方红”乐曲。采用接力方法,先将“东方红”乐曲传下来,通过地面接收站解码,发送到中央人民广播电台,向全世界广播,各种型号的收音机都能收听这优美悦耳的旋律。
  看得见: 在卫星研制完毕,进行验收时,周总理提出一个问题:“卫星发射后,怎样证明它已成功到达太空呢?”这确实是一个关键问题,就是说,怎样能在地面看到它呢?耳听为虚,眼见为实嘛,“东方红一号”卫星直径只有一米,在太空运行时的亮度为5-8等星,末级火箭的亮度为-7等星,当它在太空运行时,远在数千公里外的地面用肉眼是绝对看不到它的,提高材料反光系数也不能解决根本问题,为此,年轻的科研人员沈祖炜整整花了一年时间攻关。最后从新上市的折叠伞的原理得到了启发,办法是,在末级火箭上装一个可折叠的“观测裙”(“观测裙”由反光系数高的特殊材料制成,可将末级火箭亮度提高为2-3等星),当卫星和火箭分离后,“观测裙”顺势撑开,形成一个超过卫星本体的园球,通过太阳光反射,地面即可看到卫星。
  我国自行研制的“东方红一号”人造地球卫星于1970年4月24日21时35分发射入轨绕地球运行,能源系统和各种仪器各工作正常,性能稳定,各种仪器实际工作时间远远超过了设计要求,“东方红” 乐音装置和短波发射机连续工作了28天,取得了大量工程遥测参数,为后续卫星研制提供了宝贵的经验和依据。“东方红一号”卫星的成功发射,是我国航天事业的里程碑,在我国航天史上具有划时代意义。
  今天,“东方红一号”卫星发射入轨已经过去47年,这47年我国航天技术突飞猛进,取得了举世瞩目的辉煌成就,长征火箭将11艘神舟飞船成功送到太空,其中4艘载有航天员8人次,天舟一号货运飞船和天宫一号、二号空间实验室遨游太空,并实现自动对接,我们已经跨入空间站时代,我国已跻身世界航天大国之列。
  今天是第二个中国航天日,我作为一名航天老兵,回顾当年艰苦创业的岁月,我感到无比自豪,展望无限美好的未来,我激情满怀,信心百倍。在我耄耋之年,幸逢盛世,我要合理安排饮食起居,坚持锻炼,保持良好心态,安享健康幸福的晚年。
  首航协会 吴明复 
  2017.4.24             

 

 

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