科技日報消息，1970年4月24日，中國把自己的首顆人造衛星“東方紅一號”送上了天，成為世界上第五個自行研制和發射人造衛星的國家。

時間一晃過去了50年，有些事卻不該被歲月淹沒。半世紀前，一窮二白的中國人是怎樣因陋就簡，通過各種“土方法”登上航天技術高峰的？“東方紅一號”身上有哪些鮮為人知的秘密？在第五個“中國航天日”來臨之際，本報蠢萌蠢萌的小編圍繞“東方紅一號”提出了幾個問題，讓我們一起來探尋答案。

“東方紅一號”

是怎么發射上去的？

當然是用火箭發射的。

不過，“東方紅一號”重173公斤，比蘇、美、法、日四國首發星質量的總重還多30公斤，這對運載火箭提出了很高要求。

▲1970年初，科研人員正在廠房內測試“東方紅一號”衛星。

實施“東方紅一號”衛星發射任務的長征一號運載火箭，由七機部一院（中國航天科技集團一院前身）抓總研制。當時，研制工作面臨的難題可不少。

▲1960年2月，在上海市南匯區簡易機場，研制人員正用自行車打氣筒作為壓力源，為我國第一枚液體燃料探空火箭T7M加注推進劑。2月19日T-7M探空火箭成功發射，開啟了我國飛向太空的第一步。

時任一院一部主任，負責長征一號運載火箭總體設計工作的謝光選院士曾回憶，按設計要求，火箭整流罩要平行分離，分離速度不小于每秒5.5米，當時采用爆炸螺栓解鎖，在火藥作動筒作用下實現2個半罩分離的方案。但設計之初，2個半罩被視作剛體，由此算出的火藥量偏小，多次試驗都達不到分離速度要求。其實整流罩是個彈性體，容易變形，會吸收很多火藥能量。在當時一院副院長任新民的領導下，謝光選和同事們修改了方案，一方面加大火藥量，一方面強化整流罩剛度，經過多次地面試驗，最終使整流罩能以每秒8米的速度平穩分離。

▲1960年4月17日，在上海市南匯區探空火箭發射架前，錢學森、王希季等海外歸國專家與參加發射任務的科研人員合影。

長征一號火箭的一、二級使用了東方四號導彈一、二級，第三級則采用固體燃料發動機，研制工作由七機部四院（今航天科技集團四院）承擔。該發動機要在600公里高空點火，在每分鐘旋轉180次的條件下保持穩定并正常工作，研制難度在當時前所未有。四院副院長、型號技術總指揮楊南生帶領研制團隊按照要求制定了研制任務書，不久后順利通過了發動機方案設計和論證。

▲1970年初，材料工藝研究所(中國航天科技集團有限公司43所前身)科研人員，正在陜西省西安市藍田縣水陸庵古廟里進行型號設計。

裝藥裂紋問題是固體發動機面臨的一項根本性技術難題，四院藥柱設計人員引入了粘彈性理論，層層分析裂紋產生的內在原因，逐漸解開了謎題。他們對復合推進劑增加了高溫慢速拉伸下的延伸率指標，不斷摸索使其達到要求，最終從根本上解決了裝藥裂紋問題。

▲1970年初，科研人員在陜西省鳳縣一間廁所改裝的實驗室中，研究姿態控制發動機。“廁所試驗室”從1970年一直使用到1980年，測試過200多臺次試驗件，總起動次數達十萬次。

當然，發射衛星不只是研制衛星火箭那么簡單，測控系統同樣不可或缺。“東方紅一號”任務的跟蹤測軌系統，采用了多站多普勒獨立測軌方案，由中國科學院負責研制。

航天科技集團八院風云四號工程總師李卿當時在中科院地球物理所工作，承擔了鎖相接收機的設計研制工作。他回憶說，此前我國還沒有研制過這樣高要求的鎖相接收機，科研人員四處收集國外資料，自己推導設計公式，靠計算尺、對數表和三角函數書做設計，拿三棱尺、曲線板和圓規制圖，用手搖計算機計算振蕩器的頻穩度。奮戰了一年，讓該設備投入研制生產。

▲自力更生艱苦奮斗時期，航天科研人員通過肩擔人抬，趟過河水，搬運固體發動機進山試驗。

1970年4月24日21時35分，長征一號火箭在酒泉衛星發射中心點火，托舉“東方紅一號”衛星升空，我國部署的湘西、南寧、昆明測控站相繼發出“捕獲目標，跟蹤正常”的報告。很快，李卿駐守的海南站也捕獲了衛星信號，并一直跟蹤到衛星飛越印度尼西亞上空。任務數據處理中心將南方4站發回的遙測數據與衛星飛行第二圈時喀什站接收的數據結合，當晚就報出衛星軌道：近地點439公里、遠地點2394公里、傾角68.5°、周期114分鐘。同時我國也發出了全球244個城市的觀測接收預報。

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“東方紅一號”有什么作用，

只是放歌嗎？

從功能上來說，是的。

但在當時我國的技術條件下，要把歌放好，也不是容易的事。

1965年9月，負責衛星工程總體的中科院提出，我國衛星要比各國首星先進一步。當時衛星總體組組長何正華表示，蘇聯第一顆衛星發出的信號，是滴滴答答的電報碼，遙測信號是間斷的。我國要更進一步，應該發射連續信號，而且要有中國特色，讓全球公認。他提出了給衛星命名“東方紅一號”，讓它播放《東方紅》樂曲的建議。該建議于1967年被正式采納。

▲研究所裝配人員在裝配“東方紅樂音裝置”。1965年，“東方紅一號”衛星研制重啟，代號“651工程”。當年10月，召集一個全國性的方案論證會議，經過42天討論，最終確定了“東方紅一號”的基本方案，要求只有12個字：上得去，抓得住，聽得著，看得見。

讓衛星放歌的點子雖然新穎，卻也責任重大。在那個年代，如果衛星上天后音樂不響或者變調，將是重大的政治問題。何正華和樂音裝置主要設計者劉承熙頂住壓力開展探索，解決了樂音錯亂、變調等一系列問題。衛星音樂計劃采用線路模擬電子音樂方案。為此劉承熙專門跑到北京火車站聆聽鐘樓報時聲，又跑遍京城各家樂器店，最后決定把火車站鐘聲與鋁板琴聲合二為一，奏出純正明快、格調高雅的《東方紅》。

光奏樂并不夠，按照衛星總體方案要求，衛星在太空播放的《東方紅》要能被地面收音機接收。這又帶來了難題。

如果想讓普通收音機直接收聽到“東方紅一號”播發的樂曲，需要在衛星上安裝大功率發射機，但那將使衛星重量超過1噸，當時我國火箭的運載能力無法達到這樣的要求。于是我國采用先由大型地面站接收，再通過廣播電臺轉播的辦法讓全國人民收聽。

衛星樂音短波遙測系統是實現衛星“聽得見”的主要結構。為了拿下這個全新課題，科研人員將其逐一分解，通過上百次試驗反復驗證、改進，最終用簡單的元器件實現了這一“高科技”。

▲1970年4月24日，“東方紅一號”衛星成功發射后，大家圍坐在收音機旁收聽《東方紅》樂曲。《新聞公報》發布消息后，人們爭看《號外》，聆聽《東方紅》樂曲，上街游行慶祝。

雖然“東方紅一號”衛星的功能十分簡單，其成功發射的意義卻遠遠超出了一顆衛星本身。可以說，它是中國航天史上的一座豐碑。

“東方紅一號”使我國成為繼蘇聯、美國、法國和日本之后，第五個成功發射衛星的國家，打破了西方大國對航天技術的壟斷，大大提高了中國在世界上的威望，為國人樹立起民族自尊心和自信心。

同時，它的研制為后續航天發展奠定了技術基礎，探索了工藝流程，培養了人才隊伍，為中國航天建立起了一套完整的體系。

更重要的是，“東方紅一號”研制攻關過程中凝練出的精神財富，構成了我國“兩彈一星”精神和航天傳統精神的內核，激勵著一代代中國航天人奮勇向前。

“東方紅一號”現在還在工作嗎？

為什么一直不掉下來？

“東方紅一號”的設計壽命為20天，實際上它搭載的各種儀器工作時間均超出了設計要求，例如樂音裝置和短波發射機連續工作了28天。

雖然早已停止工作，但“東方紅一號”至今仍在太空中運行，并可能繼續飛行數百年。

要知道，衛星的工作壽命和運行時間完全是兩碼事。

▲朝陽下的酒泉衛星發射基地“東方紅一號”衛星發射塔。

衛星攜帶的設備要工作，就需要能量，目前大多數衛星都是通過太陽能電池板獲取能量。“東方紅一號”沒有裝載太陽能電池板，因此能量很快耗盡，失去了功能。

但衛星在軌道上運行，卻幾乎不需要能量，依靠慣性即可。

牛頓曾提出一個設想：在一座高山上，一門大炮發射了一枚炮彈。如果炮彈飛行的速度不夠快，受地球引力作用，它會呈拋物線軌跡落到地面。可是如果炮彈能達到一定速度，它就不會回地面。因為地球是圓的，炮彈每下落100米，地球的曲面也降低100米，于是炮彈就可以圍著地球轉個不停。

這個速度為每秒7.9公里，也就是人們常說的第一宇宙速度。在這個速度下，物體就可以圍繞地球旋轉。人造衛星正是利用該原理進入太空，在軌道上運行的。

衛星能借助慣性保持速度飛行，與太空里幾乎沒有阻力的真空環境密不可分。不過由于地球附近仍有稀薄的大氣，像空間站這樣的近地軌道大型航天器如果失去動力，會逐漸降低軌道高度，直至墜入大氣層。但“東方紅一號”體型小，受空氣阻力影響小；而且軌道較高，遠地點高度超過2000公里，因此它還可以長久地飛下去。

“東方紅一號”真的肉眼可見？

現在還能看到嗎？

在“東方紅一號”衛星方案論證時，“看得見”被作為基本要求之一，意思是在地面上要能用肉眼看到它。

對于一顆直徑只有1米的衛星，這樣的要求實在有些勉為其難。

科研人員不得不大開腦洞。由于“東方紅一號”采用自旋穩定方式，飛行時會旋轉，他們把衛星外形設計成由72個平面組成的球體，希望衛星轉起來以后，會因角度變化而產生一閃一閃的效果，以便在地面觀測。

但試驗表明，即使采用這種設計，衛星表面的反光率仍然不高，其亮度僅相當于天空中的六等星，飛在太空里極難用肉眼看到。要是把衛星做大一些，又勢必增加衛星重量，給發射增添難度。

但中國航天人的智慧是無窮的。經過冥思苦想，他們提出了“借箭顯星”的辦法，讓長征一號火箭第三級跟隨衛星一起入軌。只要看到火箭，就能找到衛星了。

▲停放在總裝車間的我國自行研制的第一種航天運載火箭長征一號。長征一號火箭從1965年開始研制，1970年4月24日成功將“東方紅一號”送入橢圓軌道。

為了讓三級火箭更顯眼，科研人員為它穿上了一條“觀測裙”。火箭發射時，觀測裙收攏包裹在箭體表面；當火箭跟隨衛星入軌，隨著它的旋轉，觀測裙會撐開漲大，變成直徑約4米的球體。經陽光照射反光，它能夠接近二等星的亮度。

1970年4月25日20點29分，“東方紅一號”飛經北京上空，讓國人沸騰。在全國各地，人們激動地仰望太空，期盼能找到這顆中國星。按照周恩來總理的指示，我國對“東方紅一號”飛經各國首都上空的時間進行了預報，以便各國觀測，在當時引起了強烈的國際反響。

1970年4月26日，人們爭相眺望“東方紅一號”通過北京上空。

如今，觀測“東方紅一號”仍讓許多天文愛好者樂此不疲。2015年4月，北京天文館館長朱進還在微博上發文《“東方紅一號”衛星45歲生日過境北京》，并配發了他拍攝的照片。