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1970年4月24日中国首颗人造地球卫星东方红一号成功发射 在轨飞行五十载

1970年4月24日中国首颗人造地球卫星东方红一号成功发射 在轨飞行五十载

1970年4月24日中国首颗人造地球卫星东方红一号成功发射 在轨飞行五十载

1970年4月24日中国首颗人造地球卫星东方红一号成功发射 在轨飞行五十载

(神秘的地球uux.cn报道)据人民日报:从首颗人造卫星到一箭三星,从无人试验飞船到航天员太空出舱,从探测器绕月飞行到月球背面软着陆……中国航天事业正大步迈向国际最前沿。2020年,北斗三号有望实现全球组网、火星探测提上日程,中国人认识和探索太空之旅正积蓄力量,向更高目标挺进。

1970年4月24日,中国首枚运载火箭长征一号搭载着中国首颗人造地球卫星东方红一号成功发射,中国航天史迎来又一个里程碑,而这也是中国航天日的由来。今天,在第五个中国航天日到来之际,让我们重温东方红一号研制升空的历史,回顾中国航天事业从无到有、从小到大的发展历程,铭记和弘扬历久弥新的航天精神。

——编 者

4月24日,第五个中国航天日。这一天,也正是我国第一颗人造地球卫星东方红一号进入太空整整50周年。

1970年4月24日,在酒泉卫星发射中心,随着我国第一枚运载火箭长征一号发出轰鸣,东方红一号卫星飞向广袤无垠的太空。中国从此成为世界上第五个自行研制和发射人造卫星的国家,中国人自此叩开了通往浩瀚宇宙的大门。

时至今日,东方红一号卫星仍在围绕地球飞行。在天气晴好的日子,许多天文爱好者还会拍摄这颗卫星经过祖国上空的照片。这些照片所承载的,是一段刻骨铭心而历久弥新的故事。

集中科研力量

登上航天舞台

1958年5月,在党的八大二次会议上,毛泽东主席发出了“我们也要搞人造卫星”的号召。

“这个号召宣告了中华民族有信心、有勇气登上空间活动的舞台。”时任东方红一号卫星总体设计组副组长潘厚任回忆道。

1967年,我国将第一颗卫星命名为东方红一号,将第一枚运载火箭定名为长征一号。东方红一号卫星属于科学探测性质的试验卫星,外形为近似球体的72面体,直径为1米,重150公斤,计划在1970年左右发射。这颗卫星的任务,是为中国今后发展对地观测、通信广播、气象预报等各类应用卫星奠定技术和实践的基础。

1968年2月20日,中国空间技术研究院正式宣告成立,钱学森兼任院长,东方红一号卫星便由中国空间技术研究院负责研制。

发射人造地球卫星是一项庞大而复杂的系统工程,涉及研制、生产、发射、测控在内的众多领域。“现在看简单,但那个年代的工业水平、科技水平都有差距。”受命领衔研制卫星的孙家栋这样形容。

随着设计方案的不断修改,东方红一号卫星的重量从起初的150公斤增加到173公斤,远超世界前4颗卫星的总和。要把这么重的卫星送入太空,难度可想而知。时任东方红一号卫星技术负责人之一的戚发轫说,卫星还必须达到国家提出的4项技术要求,即“上得去、抓得住、听得着、看得见”。

为了完成这项艰巨的任务,科研人员开始了追逐梦想的艰难探索。

克服重重困难

完成四大目标

“上得去、抓得住、听得着、看得见”,寥寥12字概括了东方红一号卫星的总体技术方案和目标,也概括了技术的难度。

首先考虑的,是能否“上得去”。按照计划,东方红一号卫星要在近地点400多千米、远地点2300多千米的椭圆轨道上运行。想把卫星准确送入轨道,负责搭载卫星的运载火箭必须拥有强大的推进能力。

专家们提出了一个“两结合”方案:用中远程导弹作为第一级和第二级,利用探空火箭技术研制第三级。通过这三级的连续传递,将卫星送入预定轨道。在时任火箭技术负责人任新民的带领下,运载火箭正式进入研制阶段,最终实现了导弹技术和探空火箭技术的完美结合,解决了“上得去”的难题,也让“运载火箭的能力有多大,航天的舞台就有多大”这句话广为流传。

想在地面上“抓得住”卫星,就要时刻掌握卫星在太空中的位置,这需要计算出卫星与地面的距离。对比几种方案后,专家们决定利用多普勒原理——根据无线电波频率的变化测出速度,进而测出距离。而这个解决方案却需要一个特殊的方程式,这对当时的中国科学家来说是一道难题。

对此,东方红一号卫星研制人员转变设计思路,重建卫星测轨方程式,破解了卫星测轨方程式的谜题,最终使卫星在太空中的位置可以被随时监测到。

接下来,人们将目光集中在了“听得着”和“看得见”。

要让卫星在太空奏响《东方红》乐曲,这在当时具有很高难度。研制人员以高稳定度的6个音源振荡器代替“音键”,用程控线路产生的节拍来控制发音,经过上百次试验,终于确保东方红一号奏出了《东方红》。

东方红一号卫星总体组成员胡其正提及,要让普通收音机接收到卫星传来的乐曲,大家提出了“接力”的办法。“我们在地面上直接听不到东方红一号卫星播放的乐曲,需要通过卫星的天线发送、地面站的接收,再由电台转播。”戚发轫回忆。

最后一道难关就是“看得见”。要想用肉眼就能看到太空中运行的卫星,它的亮度必须要从七等星上升到四等星。不仅如此,由于东方红一号卫星的直径仅有1米,也让“看得见”更加困难。最终,研制人员从折叠伞收缩打开的特点中找到灵感,决定在运载火箭的第三级上安装一个由高反光亮度的材料制成的、可以在太空中撑开的“观测体”。由于这个“观测体”体积巨大,反光亮度极高,人们就可以直接观察到。

解决世界难题

创造崭新纪录

登天之路还有一个绕不开的问题,那就是卫星必须经受住太空极端温度变化的考验。

太空中,卫星向阳一面温度可高达100多摄氏度,背阳一面的温度则能降到零下100多摄氏度,如何让卫星在太空中保持正常“体温”,是世界公认的难题。
技术人员研制出了一套完整的温控系统来平衡卫星内部的温度,但系统正常运转需要耗费大量的电力,而卫星携带的电量很有限。最后,科研人员想出了一个温控系统零耗电方案:利用其他仪器在工作时产生的热量,帮助卫星控制温度,巧妙解决了耗电大的难题。

克服种种困难,卫星和运载火箭的研制顺利完成。

经过4天4夜的旅程,1970年2月,东方红一号卫星和长征一号运载火箭被运往酒泉卫星发射中心。

1970年4月24日当天,发射进入负8小时倒计时,“测控信号不稳定”这个突如其来的消息,又让现场的技术人员紧张起来。

干扰信号究竟来自哪里?人们将问题源头锁定在卫星与火箭的连接处。为了温控要求,火箭和卫星连接处有一个镀铝的薄膜包着仪器,由于没有固定好而产生了晃动,导致信号不稳。经过固定,问题得以解决。此时,天空中的乌云也消失不见,阳光照在运载火箭的身躯上,腾飞的一刻终于到来。

准确进入预定地球轨道的东方红一号卫星在轨运行了24天,不仅顺利通过了太空极端环境的考验,也圆满实现了“上得去、抓得住、听得着、看得见”的要求。由于东方红一号重量超过了此前4个国家首颗卫星的重量总和,也创造了人类航天史上的新纪录。

“通过坚持自力更生、艰苦奋斗,我们攻克了一个个不可能,终于将东方红一号卫星成功送上太空。”戚发轫说。

东方红一号卫星的成功发射,是20世纪震撼世界的重大事件,它宣告着一个东方航天大国的崛起。东方红一号卫星也与核弹、导弹一起,被誉为“两弹一星”,成为中华民族科技强国战略的重要标志,载入了中华民族伟大复兴的史册。

相关报道:东方红1号为何能在轨飞行50年 比美苏首颗卫星都先进

(神秘的地球uux.cn报道)据环球网:1970年4月24日,中国首颗人造地球卫星东方红一号被成功发射,自此开启中国的太空时代。50年前,东方红一号让中国成为世界上继苏联、美国、法国、日本之后第五个成功发射国产人造地球卫星的国家。50年后,这颗卫星仍在轨飞行,见证着中国卫星事业和航天事业的发展和成就。

东方红一号为何能在轨飞行50年

由于长征一号的运载火箭运载能力较强,东方红一号卫星的起点很高。它总重173公斤,超过前4个国家发射的第一颗卫星的总重量之和。公开资料显示,苏联发射的人类首颗卫星重量为83.6公斤,美国、法国和日本发射的首颗卫星质量分别为8.2公斤、38公斤和9.4公斤,4颗卫星加起来还比东方红一号卫星轻许多。东方红一号卫星运行在近地点439公里,远地点2384公里,这条轨道也要比美苏发射的第一颗卫星的轨道高。

小火箭微信公众号创始人邢强博士23日对《环球时报》记者表示,用现在的时髦说法,东方红一号卫星整个系统的完成度非常高。除了重量、轨道高度以外,那次任务不仅是简单用火箭将卫星送入轨道,它的载荷还实现了技术水平较高的操作,比如要在轨播放《东方红》乐曲,既要保证乐音优美还要考虑多普勒效应。另外,凡是卫星可以覆盖的国家和地区,中国向他们进行了非常精准的轨道预报,东方红一号卫星综合体现了中国当时在运载火箭、卫星平台、载荷、上升段和在轨运行段的在轨测控技术,这四大系统在一次任务中得到很好的解决。这样的任务完成度与其他国家有很大不同,说明不是为了赶世界前五这个节点,而是进行了非常系统化的建设才有了这次发射。

《环球时报》记者23日从航天科技集团了解到,在东方红一号研制发射过程中,中国科研人员攻克了火箭级间连接和分离技术、末级火箭观测裙设计、卫星天线释放和展开、仪器舱罩镀金、热真空模拟实验、红外地平仪的研制和试验等一系列技术和工艺难关,并在跟踪测轨技术、信号传送方式、热控制技术等方面超过了其他国家的首颗卫星。

戚发轫院士在日前举行的纪念座谈会上表示,东方红一号卫星的发射,一举打破了苏联、欧美等国家对航天尖端技术的垄断。“搞东方红一号的时候,我们没用一个外国元器件,都是中国人自己造的。”戚发轫说。

邢强表示,东方红一号已经在轨50年,这也是非常了不起的成就。一是因为上面谈到的轨道高度比较高,另外一个原因是轨道倾角设计非常巧妙。当年中国航天工程师团队选择了一个既充分利用火箭运力、又能兼顾地区覆盖能力,尽量让更多国家和地区可以接收到乐音,并能看到中国卫星的轨道。正是因为东方红一号卫星的轨道高度和轨道倾角的“优雅”组合,才能让它50年后仍然在轨道飞行。哪怕是美国这样的航天强国的首颗卫星也没做到这一点。

专家梳理“东方红”家族成绩单

东方红一号升空,拉开了中国探索太空的序幕。此后,我国的人造地球卫星种类不断丰富。在东方红一号在轨50周年纪念日前后,多位国内知名航天专家对中国卫星50年来的发展成就进行了梳理。

中国航天专家庞之浩23日对《环球时报》记者表示,中国卫星发展可以分为3个阶段,第一阶段是技术准备阶段(1956-1970年),完成了从基础研究到东方红一号入轨的任务。第二阶段是技术试验阶段(1971-1984年),主要成果是研制、发射和运行返回式遥感卫星、试验性通信卫星和科学探测与技术试验卫星。第三个阶段为工程应用阶段(1985年起至今)。在这个阶段,我国卫星工程从技术试验走向工程应用,四大系列卫星相继投入使用。

庞之浩表示,我国卫星工程从技术试验走向工程应用时,刚开始是以卫星业务运行试验为主的卫星业务初步运行阶段,卫星类型少、寿命短、故障多。从2000年起进入卫星业务全面运行阶段,不仅卫星类型和数量多,“含金量”也大大提高。例如,遥感卫星由回收型发展为传输型;通信卫星由自旋稳定、小容量发展为三轴稳定、大容量;先后研制和发射了三代导航卫星。

专家表示,“东方红”系列的命名方式也经历了一个变化的过程。东方红一号是中国第一颗卫星,我国之后陆续发展了三代地球静止轨道通信卫星平台:东方红二号、三号、四号,其中二号、三号有同名卫星,而四号则只是作为平台名称使用。其中二号是小容量卫星平台,三号是中容量卫星平台,四号是大容量卫星平台。正在试验的东方红五号是超大容量平台。

根据航天科技集团提供的数据,50年来,我国自主研制了17种型号的长征系列运载火箭,成功实施300余次发射,将500多颗航天器送入太空,成功率96%,可靠性、安全性和入轨精度达到世界领先水平。50年来,载人航天和深空探测不断取得重大突破,我国成为世界上少数几个独立掌握载人天地往返、空间出舱、空间交会对接、推进剂在轨补加等重大技术的国家之一。2019年,圆满完成嫦娥四号任务,在人类历史上首次实现航天器在月球背面软着陆和巡视勘察,进入了探索深空宇宙奥秘的新时代。50年来,北斗导航工程成功发射54颗卫星,将在今年完成星座组网,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统;高分卫星相继发射和投入使用,显著提升我国对地遥感观测能力,今年将形成具有时空协调、全天时、全天候、全球范围观测能力的稳定运行系统。

据风云四号卫星总设计师董瑶海介绍,如今中国航天人用2代4型17颗风云系列气象卫星,探索出了一条具有中国特色的气象卫星发展之路,促成气象卫星中、美、欧三足鼎立格局。

对于中国航天取得的成就国外媒体也很关注。《巴基斯坦邮报》称,过去一年,中国努力推动太空科学发展。中国嫦娥四号探测器,去年年初降落月球背面,玉兔二号已经成为在月球上工作时间最长的月球车。在新冠肺炎疫情期间,中国高分卫星以及北斗导航系统,给方舱医院建设提供了技术支持。

邢强表示,经过50年发展,从轨道角度讲,中国卫星已覆盖低中高各种轨道高度,从小倾角到大倾角全部覆盖,“东方红”已不是一颗卫星的名字,而是一个型谱和家族。从产业成熟度来看,无论通信、遥感、导航三大领域都拥有较为完善的体系。

后续重大发展方向 大、多、远

伴随着技术的发展,中国的航天器也从人造地球卫星发展到载人飞船以及深空探测器,让中国从世界第五,逐步向最前列挺进。但专家认为,这些成绩很出色,但未来仍有很多重大技术需要突破。

美国《时代》周刊称,从人造卫星到月球和火星,中国在这些领域正迅速变成“太空超级大国”。美国彭博社称,中国正在与美国在另一个星球展开争夺。中国航天局准备今年执行探测火星任务,该任务是中国探索清单上最雄心勃勃的项目,旨在与美国航空航天局获得同样地位,并将中国的科技知识转化为现实产品。

邢强表示,从1970年首颗卫星发射成功到2020年,中国已成功进行超过300次航天发射。按照在轨活跃卫星数来说,是世界第二,仅次于美国,这个成就是了不起的。邢强将中国后续发展的重大任务方向总结为大、多、远。“大”就是要在发展多种轨道、多种倾角卫星谱系的基础上,尽快在新一代载人飞船和货运飞船支撑下完成空间站的建设,因为运营在轨长期有人值守空间站将为后续的星际探索提供大量技术储备,并为医学、工业生产、尖端基础科学提供不可替代的科研平台。“多”就是要看到仅拼单星性能指标的时代即将过去,“拼星座”的时代马上到来。只有靠大量活跃卫星的在轨,并组成动态、自组织、自管理的巨型星座,才能保证我国未来在太空的轨道和频谱资源。为此,我国应该抓住机遇进一步推进低轨巨型星座的建设。“远”就是要着眼于具有重大战略意义的深空探测任务。虽然目前中国已实现探测器月球着陆,但人类重返月球的计划始终在激励着全球航天工程师,后续还要在人类重返月球计划、人类首次登陆火星、小行星采矿等任务上求新、求远。这些未来的重大任务都有赖于在卫星关键技术的后续突破,比如高可靠、可长时间持续工作的大功率电推进发动机,以及低轨道的星间通信,这些都是人类航天领域比较前沿的技术,在这些领域中国和世界上最顶尖的航天强国站在同一起跑线上。




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