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中国第一颗人造卫星

2016-05-19 14:41 出处:未知  人气: 评论( 0
中国第一颗人造卫星

  东方红一号卫星是我国于1970年4月24日发射的第一颗人造地球卫星。按当时时间先后,我国是继苏、美、法、日之后,世界上第五个用自制火箭发射国产卫星的国家。

  星上的仪器舱装有电源、测轨用的雷达应答机、雷达信标机、遥测装置、电子乐音发生器和发射机、科学试验仪器等。卫星的主要任务是向太空播放《东方红》乐曲,同时进行卫星技术试验,探测电离层和大气密度。

  卫星上采用银锌蓄电池作电源,电池寿命有限,卫星运行20天后,电池耗尽,“东方红”乐曲停止播放,卫星结束了它的工作寿命。但是,卫星的轨道寿命没有结束,根据轨道计算,大约能在太空运行很多年。

  1970年4月24日,中国第一颗人造地球卫星在酒泉卫星发射中心成功发射,由此开创了中国航天史的新纪元,使中国成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。东方红1号卫星重173千克,由长征一号运载火箭送入近地点441千米、远地点2368千米、倾角68.44度的椭圆轨道。它测量了卫星工程参数和空间环境,并进行了轨道测控和《东方红》乐曲的播送。

  “东方红一号”卫星是中国的第一颗人造卫星,由以钱学森为首任院长的中国空间技术研究院研制,当时共做了五颗样星,结果第一颗卫星就发射成功。该院制定了“三星规划”:即东方红一号、返回式卫星和同步轨道通信卫星,而孙家栋则是当时“东方红一号”卫星的技术负责人。1967年,党鸿辛等人选择了一种以铜为基础的天线干膜,成功解决在100℃至零下100℃下超短波天线信号传递困难问题。“东方红一号”卫星因工程师在其上安装一台模拟演奏《东方红》乐曲的音乐仪器,并让地球上从电波中接收到这段音乐而命名。

  “东方红一号”卫星以火车运输时,铁路沿线每两根电线杆间由一位荷枪实弹的卫兵守卫。于1970年4月24日21时35分用“长征一号”运载火箭(CZ-1)载著“东方红一号”卫星从中国西北酒泉卫星发射中心发射升空,21时48分进入预定轨道。

  “东方红一号”卫星的主要任务是进行卫星技术试验、探测电离层和大气层密度。卫星为近似球形的72面体,质量173千克,直径约1米、采用自旋姿态稳定方式,转速为120/分,外壳表面由按温度控制要求经过处理的铝合金为材料,球状的主体上共有四条二米多长的鞭状超短波天线,底部有连接运载火箭用的分离环。卫星飞行轨道为近地点439公里、远地点2384公里、轨道平面和地球赤道平面为倾角68.5度的近地椭圆轨道,运行地球一圈周期为114分钟。“东方红一号”卫星除了装有试验仪器外,还可以以20兆赫的频率发射《东方红》音乐,该星采用银锌电池为电源。

  “东方红一号”卫星设计工作寿命20天(实际工作寿命28天),期间把遥测参数和各种太空探测资料传回地面,至同年5月14日停止发射信号。

  东方红一号整装待发

  “东方红一号”卫星的发射成功使中国成为世界上继苏联、美国、法国和日本之后第五个完全依靠自己的力量成功发射人造卫星的国家。虽比它苏联发射第一颗人造卫星“斯普特尼克一号”晚了13年,它的质量超过了前四个国家第一颗卫星质量的总和。从此中国正式加入了“太空俱乐部”,发射成功后,钱学森向中央提出中国应该发展载人航天,并提交发展中国载人航天事业的报告,得毛泽东亲笔批示“同意”。

  2005年4月21日,中国空间技术研究院召集了当年曾参加设计、研制、生产和管理的航天科技人员,在“东方红一号”卫星诞生地北京卫星制造厂为纪念碑揭幕,制造厂为配合神舟五号载人飞船成功发射周年纪念,亦制作了“东方红一号”卫星的1:1模型,在北京天文馆展出。

  【艰难的诞生历程】

  1970年的中国,正处于“文化大革命”的狂飙中,街头游行屡见不鲜,然而4月25日的游行与以往不同——北京、上海、天津、沈阳、西安……全国各地,几乎万人空巷。因为此前的一天,中国自行研制的第一颗人造卫星“东方红一号”,在西北酒泉卫星发射中心呼啸升空。

  诞生

  “大跃进”与放卫星


  1957年苏联人造卫星上天,举世震惊。中国高层极为重视,指示中国科学院密切关注有关情况。中国科学院将研制人造卫星列为1958年的重点任务。这项绝密的工作被定为代号“581”任务。

  1958年的“大跃进”,堪称“放卫星”之年。那年头“争上游”争得十分狂热,“放卫星”就变得极其荒唐:各行各业都争着“放卫星”:某地“放卫星”亩产水稻3万斤,某地又放“大卫星”亩产水稻13万斤,某座高炉放卫星日产万吨0人有多大胆,地有多大产”竟成了《人民日报》社论的标题。

  其时,中国经济各个方面距发射卫星的条件差得很远,但在当时“大跃进”热潮的影响下,科学院在6月份召开的“大跃进”动员大会上,提出放重型卫星,向1959年国庆十周年献礼。一帮年轻人干劲十足,夜以继日,苦干了三个月。当年10月就在中国科学院跃进成果展览会保密馆里展出了卫星和火箭的设计图和模型,包括载有科学探测仪器和小狗的两个探空火箭头部模型。而这些模型全是年轻的科技工作者用手工敲打出来的。实际上,这些年轻人对火箭、卫星知识的了解,还不如现在的中学生。

  模型虽然做出来了,但由于科技人员缺乏火箭、卫星基础理论知识,没有设计资料、计算手段,总体设计参数难于选择。试验手段与测试条件更差,材料、元件供应不上……一大堆实际问题解决不了,卫星研制工作搁浅了。

  遭“老大哥”冷遇

  通过向“国庆献礼”这一段的工作体验,中国科学院的科学家们深深地认识到:冲天的热情不能代替科学,需要学习再学习。

  1958年10月,根据中苏科学技术协定,由赵九章、卫一清、杨嘉墀、钱骥等科学家组成的“高空大气物理代表团”到前苏联考察,主要目的是考察卫星工作。

  赵九章

  代表团到达后住进了莫斯科中国饭店,接待的人很热情,今天安排参观市容,明天安排参观博物馆,就是不安排到科学研究机构参观。负责接待的人说,参观卫星设备要赫鲁晓夫批准,所以一直拖延着。以致代表团呆了两个半月,仅考察了一些天文、电离层、地面观测站等,未能参观到卫星研制部门及有关的地面试验设备。关于合作、技术援助问题更是没有涉及。由于中苏关系已开始紧张,苏联单方面取消了科技合作协议,中国派出的几个科技代表团都受到了同样的冷遇。

  原本对前苏联很崇敬的科学家们深有感慨。当年积极提倡搞人造卫星的地球物理所所长赵九章先生说,“靠天,靠地,靠不住!发展宇航科学主要靠我们自己的力量。

  在前苏联虽然没有达到考察卫星研制工作的目的,但苏联先进的工业和科技还是使中国的科学家们开了眼界。他们对比苏联和中国情况,意识到发射人造卫星是一项技术复杂、综合性很强的大工程,需要有较高的科学技术水平和强大的工业基础作后盾。代表团在总结中写到,发射人造地球卫星中国尚未具备条件,应根据实际情况,先从火箭探空搞起。同时,应立足国内,走自立更生的道路。

  1959年1月21日,主持领导卫星研制工作的张劲夫向科学院传达了邓小平的指示,“卫星明后年不放,与国力不相称”。“卫星还是要搞,但是要推后一点”。根据中央的方针,张劲夫提出“就汤下面”,因国家经济困难,暂停卫星研制工作,集中力量先搞探空火箭。

  “651”任务

  由于缩短了战线,中国很快在探空火箭研制方面有了突破性进展。1960年2月,中国试验型液体探空火箭首次发射成功。此后,各种不同用途的探空火箭相继上天,有气象火箭、生物火箭等。1964年6月,中国自行设计的第一枚中近程火箭发射成功;10月,爆炸成功了中国第一颗原子弹。此时,中国在卫星能源、卫星温度控制、卫星结构、卫星测试设备等方面都取得了单项预研成果。此时中国的科学家们觉得发卫星可以提上日程了。

  孙家栋

  1964年12月全国三届人大会议期间,当年积极倡导中国要搞人造卫星的赵九章,提笔上书周恩来总理,建议开展人造卫星的研制工作。与此同时,知名科学家钱学森也上书中央,建议加速发展人造卫星。

  1965年5月,周恩来总理指示科学院拿出第一颗人造卫星具体方案。负责卫星总体组的钱骥,带领年轻的科技工作者很快便拿出了初步方案,归纳为三张图一张表:用红蓝铅笔画成的卫星外形图、结构布局图、卫星运行星下点轨迹图和主要技术参数及分系统组成表。

  该方案先后拿到文津街3号科学院院部和国防科委大楼,分别向张劲夫等科学院领导和罗舜初等国防科委领导作了详细汇报,并由钱骥等直接向周恩来总理作了汇报。当周总理知道钱骥姓钱时风趣地说:我们的卫星总设计师也是姓钱啊,我们搞尖端的,原子、导弹和卫星,都离不开“钱”啊!

  1965年8月,周总理主持中央专委会议,原则批准了中国科学院《关于发展我国人造卫星工作规划方案建议》确定将人造卫星研制列为国家尖端技术发展的一项重大任务。并确定整个卫星工程由国防科委负责组织协调,卫星本体和地面检测系统由中国科学院负责,运载火箭由七机部、卫星发射场由国防科委试验基地负责建设。因是一月份正式提出建议,国家将人造地球卫星工程的代号定名为“651”任务。全国的人、财、物遇到“651”均开绿灯,这样中国卫星就从全面规划阶段,进入工程研制阶段。

  重量上要超苏美

  1965年10月20日至11月30日,科学院受国防科委委托,在北京召开了中国第一颗人造卫星总体方案论证会,历时42天。会上,钱骥报告了中国第一颗人造卫星总体方案。与会的军、民包括海、陆、空方面的120多位专家,对发射人造卫星的目的、任务进行了反复论证。

  这个代号为“651”的会议上确定:中国第一颗人造卫星为科学探测性质的试验卫星,其任务是为发展中国的对地观测、通信广播、气象等各种应用卫星取得基本经验和设计数据;发射时间定在1970年;成功的标志是“上得去、抓得注听得见、看得见。”

  会上较为保密论证的一个议题,便是中国第一颗卫星重量如何确定。这一问题涉及到导弹武器的水平。因为早期发射卫星的运载工具,都是在导弹的基础上发展起来的,放卫星实质上是展现一个国家的军事实力。虽然中国卫星工程起步较晚,但专家们都认为中国的起点要高,第一颗卫星在重量、技术上要做到比美、苏第一颗卫星先进。苏联第一个卫星重量83.6公斤,美国的第一颗卫星只有8.2公斤。会议最后确定中国第一颗卫星为100公斤左右(实际上,最后上天时是173公斤)。

  铝板琴奏出“东方红”

  30年前上街游行的人们可能已忘记了当时的庆祝场面,但卫星从太空中发出的“东方红”悠扬乐音却长久地留在了人们的记忆中。提起“东方红一号”的命名、乐音的诞生,不能不谈到中国航天事业中一位默默无闻的铺路人--何正华。

  苏联第一颗人造卫星的呼叫信号是嘀嘀哒哒的电报码,遥测信号是间断的。中国的卫星信号应该是什么样的?卫星总体组的组长何正华认为,中国应该超过苏联,发射一个连续的信号,且这个信号要有中国特色,全球公认。当时中央人民广播电台对外呼号是“东方红”乐曲,某种意义上“东方红”也成了“红色中国”的象征。出于对毛泽东的崇敬,何正华亦提出了卫星命名为“东方红一号”的建议。这些提议在“651”会议上得到了专家的赞同。1966年5月,经国防科工委、中国科学院、七机部负责人罗舜初、张劲夫、裴丽生、钱学森等共同商定,将中国第一颗人造卫星取名为“东方红一号”。1967年初正式确定中国第一颗人造卫星要播送《东方红》音乐,让全球人民都能听到中国卫星的声音。

  由于当时正处于“文化大革命”的动乱中,播送“东方红”乐音不仅是科研任务,也成了责任重大的政治任务。如果卫星上天后,变调或不响,按“上纲上线”的说法,无疑是重大的政治问题,研制者就有可能被打入十八层地狱。在沉重的思想负担和精神压力下,何正华和乐音装置的主要设计者刘承熙冒着政治风险,开始了他们技术上的探索,解决了乐音错乱和乐音变调等一系列问题。“东方红”乐音最后采用电子音乐,用线路模拟铝板琴声奏出。乐音装置的第一批正样产品,是1968年上半年在重庆一家工厂生产的,由于当时生产秩序极不正常,产品中许多元件出现虚焊现象。最后上天的产品是由上海科学仪器厂重新生产的。

  红海洋中的“一块绿洲”

  中国第一颗人造卫星工程的整个研制工作,大部分都是在“文化大革命”最动乱的年月里进行的。那时席卷全国的“红色风暴”冲击到承担卫星工程任务的每一个单位。1967年初,中国科学院和七机部及下属单位均被“群众组织”夺权,卫星设计院的原来的领导都“靠边站”了,很多的科学家当时被定为“反动学术权威”、“特务”、“牛鬼蛇神”遭到批斗。即使普通的科技人员,也有不少亲属和社会关系在运动中受到冲击和株连。卫星的研制工作与“革命”发生了冲突。

  当时的“革命”要求大家手捧“宝书”,口念语录,心地虔诚地表忠献忠。卫星研制只能等参加完“革命”才能去做,否则就会被扣上“不突出政治”的帽子。科学家被批判时,科技业务骨干还要参与陪“斗”。武斗不断,交通受阻,器材供应不上,卫星研制事业已面临夭折的危险。

  在这种情况下,1967年初,周恩总理来与聂荣臻副总理采取了一系列措施,宣布:组建中国空间技术研究院,钱学森任院长,编入军队序列,不开展“文化大革命”的“四大”(即大鸣、大放、大字报、大辩论)。空间技术研究院从许多单位抽调出精兵良将,把分散在各部门的研究力量集中起来,实行统一领导,使科研生产照常进行,保证了中国第一颗卫星的如期发射。

  在空间技术研究院建院之初,研制卫星所需的物质条件十分缺乏,如测试设备少,试验设备不齐,加工设备不足等等。卫星制造厂是由科学仪器厂转产的,在人员、技术、设备和管理方面都面临很多困难。铆接,是卫星制造中必不可少的一道工序。可当时卫星厂未干过,在卫星的初样和试验阶断,没有铆枪,更没有固定工件的桁架,工人们就靠一把小锤,用自己的身体当桁架,将铆钉一个个敲上去。就是在这样的条件下,卫星厂解决了铆接、阳极化电抛光、光亮铝件大面积镀金、铝件热处理等多项工艺问题。

  为了检验设计的正确性与合理性,“东方红一号”卫星从元件、材料,到单机分系统以至整星都要在地面进行多种环境模拟试验。发射场预定发射卫星的时间气候寒冷,而卫星厂又没有符合要求的试验场地,“热控试样星”的试验是1968年的夏季于海军后勤部的一个冷库中进行的。很多的困难都是靠科技人员因陋就简、土法上马、群策群力解决的。卫星上天后,许多国际友人来空间技术研究院参观卫星,当时的环境条件让参观者大为感叹:“东方红一号”能诞生,是个奇迹!

  难忘4.24

  1970年4月1日,装载着两颗“东方红一号”卫星、一枚“长征一号”运载火箭的专门列车到达中国西北酒泉卫星发射中心。

  4月份的西北戈壁滩上,白天也要穿棉衣,到夜间,裹着皮大衣也感到寒冷。在离地面30多米高的龙门塔工作平台上,科技人员不分白天黑夜,排除一切故障,一次次地测试。

  1970年4月24日3点50分,周恩来总理电话告知国防科委副主任罗舜初:毛泽东主席已经批准这次发射,希望大家鼓足干劲,过细地做工作,要一次成功,为祖国争光。

  21时35分,卫星发射时刻终于到来了。“东方红一号”随“长征一号”运载火箭在发动机的轰鸣中离开了发射台。21时48分,星箭分离,卫星入轨。21时50分,国家广播事业局报告,收到中国第一颗卫星播送的“东方红”乐音,声音清晰宏亮。

  1970年4月25日18点,新华社授权向全世界宣布:1970年4月24日,中国成功地发射了第一颗人造卫星,卫星运行轨道的近地点高度439公里,远地点高度2384公里,轨道平面与地球赤道平面夹角68.5度,绕地球一圈114分钟。卫星重173公斤,用20.009兆周的频律播送“东方红”乐曲。

  新闻公报刚发表,顷刻间,首都北京灯火通明,锣鼓声四起,鞭炮齐放,人们带着“文革”时代特有的狂热,涌上街头高呼着“毛主席万岁”0庆祝文化大革命的伟大胜利”0无产阶级文化大革命胜利万岁1……

  然而,为中国的第一颗人造卫星倾注了全部心血的赵九章先生却未能等到这一刻。无端受诬陷迫害的他,早在一年半以前已经含冤去世。不少的科学家是在“牛棚”中听到“东方红”乐音的。

  “东方红一号”卫星升空后,星上各种仪器实际工作的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,为后来卫星设计和研制工作提供了宝贵的依据和经验。

  人造卫星的概念始于1870年。人造地球卫星是指发射到绕地球轨道上作短期或长期运行的人造航天器。其运动服从开普勒行星运动定律,其轨道一般是以地心为焦点的椭圆,特殊情况下是以地心为中心的圆。它离地面的高度根据用度而定,从几百公里到几万公里不等,一般不低于200公里。

  【附:界第颗人造地球卫星】

  1957年10月4日,前苏联在拜科努尔发射场发射了世界上第一颗人造地球卫星,并被送入轨道,人类从此进入了利用航天器探索外层空间的新时代。

  第一颗卫星的设计和制造,主要由前苏联著名的火箭和宇航设计师科罗廖夫领导的试验设计局完成。卫星由镀铬合金制成,重83.6公斤,外表呈圆球形,直径58厘米,轨道远地点为986.96公里,近地点为230.09公里,每96分钟绕地球一周。卫星载有两部无线电发报机,通过安置在卫星表面的4个天线,发报机不断地把最简单的信号发射到地面。世界各地许多无线电爱好者当时都接收到了这一来自外空的信号。第一颗人造地球卫星在近地轨道上运行了92个昼夜,绕地球飞行1400圈,总航程6000万公里。
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