永放光芒的东方红一号—纪念中国首颗卫星升空50 周年

庞之浩 王东

2020年4年24日是一个特别值得纪念的日子，50年前的这一天，中国第一个航天器，即中国第一颗人造地球卫星东方红一号由中国第一枚运载火箭长征一号运载火箭送入太空，它标志着中国成为继苏联、美国、法国、日本之后，世界上第五个能自行研制和发射卫星的国家，开启了中华民族进军太空的征程。

1 我们也要搞人造卫星

1957年10年4日，苏联研制的世界第一颗人造地球卫星顺利升空，使人类进入了航天的新时代，在全世界产生了巨大影响。

1958年5年17日，毛泽东主席在中国共产党八大二次会议提出：苏联人造卫星上天，我们也要搞人造卫星，要搞就搞得大一点。

对此，中国科学院经过研究后决定抓紧做两项工作：一是起草中国第一个卫星规划，二是做出中国第一个卫星模型。接着，中国科学院党组还把卫星研制列为中国科学院1958年第一项重大任务，代号叫“581”，其意为1958年的第一号重大任务，并成立了专门研究卫星的“581”研究组，由钱学森任组长，赵九章任副组长。该研究组只用2 个多月的时间就完成了运载火箭结构的初步设计和载有多种高空环境探测仪器及动物舱的两种探空火箭头部模型。

毛泽东主席与钱学森交谈

1964年，周恩来总理收到了赵九章关于建议开展人造地球卫星研制工作的信，就指示罗瑞卿同志找有关同志议一议研制卫星的问题。罗瑞卿同志找到有关部门领导和专家进行了研究，起草了《关于人造卫星方案报告》。中央批准了这个报告，做出了关于人造卫星研制工作的决定。这是中央关于研制我国第一颗人造地球卫星的第一次决策。

1965年1年8日，钱学森建议中国暂停研制的人造地球卫星应该重新上马并列入国家任务，并得到了聂荣臻副总理的赞同。

1965年5年，周恩来总理指示中国科学院拿出第一颗人造卫星的具体方案。负责卫星总体组的钱骥带领年轻科技工作者很快便拿出了初步方案。该方案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，原子弹、导弹和卫星，都离不开‘钱’啊！”

1965年7年，在周恩来总理主持的中央专委会议上原则批准了中国科学院《关于发展中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，还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，运载火箭由七机部负责，卫星发射场由国防科委试验基地负责建设。

因为是1965年1年份正式提出建议（即钱学森的建议时间），国家就将人造地球卫星工程的代号定名为“651”任务。这样，中国的人造地球卫星事业从多年的学术和技术准备，转入有计划、有步骤地开展工程研制的时期。

2 上得去，抓得住，听得到，看得见

在中国运载火箭技术取得一定进展的情况下，1965年9年，中国科学院开始组建由赵九章任院长、代号叫“651”的卫星设计院，并把中国第一颗卫星命名为东方红一号。从此，中国人造地球卫星研制工作正式开始。

打造中的东方红一号卫星

1965年10年20日－11年30日，召开了中国第一颗人造地球卫星总体方案论证会，此次会议确定东方红一号卫星是一颗科学探测卫星。其主要任务是：测量卫星本体的工程参数，为此后发展中国的资源遥感、通信广播和天气预报等各种卫星取得必要的设计数据；探测空间环境参数；奠定卫星轨道测量和无线电遥测技术基础；并进一步明确第一颗卫星“必须首先考虑政治影响，应该比苏联和美国的第一颗卫星先进、可靠，要比他们的卫星质量大、发射机功率大、工作寿命长、技术新、能听得见”。

东方红一号的发射时间定在1970年，成功的标志，即第一颗人造地球卫星的总体要求是：“上得去，抓得住，听得到，看得见”。所谓“上得去”就是首先要保证卫星飞上天；“抓得住”就是卫星上天以后地面设备能对卫星实施测控；“听得到”就是卫星要播送音乐，且可被地面接收和听到；“看得见”就是卫星在轨飞行时能让地面上的人用肉眼直接看得见，以便鼓舞人心。

1967年初，中央正式确定中国第一颗人造地球卫星播送《东方红》乐曲，以便让全世界人民都能听到中国卫星的声音。

1967年底，中央最后审定了中国第一颗人造地球卫星的方案，规定该卫星不小于150kg（最终确定为173kg），用长征一号运载火箭发射。

1970年2年初，国防科委向酒泉卫星发射场（又叫东风基地）下达了发射东方红一号任务的预先号令。2年4日，长征一号火箭从北京总装厂乘专列出发。几天后，安全送达酒泉进行合练。

但在这时，是采取“两步走”还是采用“一步到位”的发射方案仍有不同的意见。所谓“两步走”就是用一枚火箭先发射一个与卫星同质量的模拟星，成功后再发射真正的卫星；2年25日，国防科委决定：采用“一步到位”的发射方案。

发射东方红一号的长征一号火箭是采用三级构型。其是导弹技术和探空火箭技术相结合的方案，即第一、二级采用当时发射我国远程战略导弹所用的液体火箭，第三级是新研制的固体火箭。该火箭低轨道运载能力为300kg，为我国多级火箭技术的发展奠定了全面技术基础，掌握了多级火箭稳定和姿态控制技术等。

准备发射东方红一号卫星的长征一号火箭

3 东方红一号卫星简介

东方红一号的具体任务是测量卫星本身的工作参数；探测空间环境参数；为中国奠定卫星轨道测量和无线电遥测技术基础。为了实现上述目标和达到这些要求，经专家们多次论证，最后确定东方红一号由结构、温控、能源、《东方红》乐音装置和短波遥测、跟踪、天线、姿态测量7 个分系统组成。由于是首次研制，所以对每一个分系统的研究、设计、试制、试验、生产都是十分艰难的攻关过程。

为了探测太阳辐射和地磁场，最初的卫星方案有太阳X 射线计、带电粒子探测器和磁饱和式磁强计3 个科学载荷,并通过遥测系统把有关数据发送回地面，后来由于多种原因，没有装，但把它们装在此后发射的实践一号卫星上了。东方红一号的仪器舱呈圆柱形，安装在卫星中部，内装各种仪器和电池。其底部就是承力筒，是卫星与火箭连接的重要部件。

该卫星外形为近似球体的72 面体，直径约1m，质量为173kg，采用自旋姿态稳定方式，转速为120r/min，利用太阳角计和红外地平仪测定姿态。其结构包括外壳、仪器舱和承力筒。外壳为蒙皮骨架式结构，表面以按照温度控制要求经过处理的铝合金为材料。

东方红一号卫星内部构造

东方红一号工作在近地点439km、远地点2384km、倾角68.5°、运行周期114min 的近地椭圆轨道上。卫星上的电源为银锌电池，采用被动式热控制方式。

它装载的主要有效载荷有：2.5W 的20.009MHz 短波发射机、100mW 的200MHz 超短波发射机、遥测装置、乐音发生器、雷达应答机、雷达信标机、科学实验仪器和工程参数测量传感器等。其顶部装有1 根0.4m 超短波单振子天线，腰部装有4 根约3m 的拉杆式短波鞭状天线、4 组5cm 微波应答机的发射及接收天线和4 个10cm 微波引导信标机的发射天线。

东方红一号以20.009MHz 频率发射《东方红》乐音，并测量了卫星工程参数、空间环境数据，还进行了轨道测量控制。由于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。

东方红一号卫星乐音装置

那么，东方红一号为什么采用近似球体的72 面体？据东方红一号总体设计组副组长潘厚任研究员介绍，当时东方红一号采用这种设计外形主要有以下考虑：

1）可使卫星有较大的结构利用空间。

2）在平面上粘贴太阳电池片比在曲面上粘贴更方便可靠。

东方红一号卫星与长征一号火箭对接

3）由于卫星采用自旋稳定方式，即卫星自旋轴相对于太阳的取向是不断变化的，在72 面球体上粘贴太阳电池片可便于太阳电池片在不同径向的面上适当地均匀布设，使任何时刻太阳电池的总输出变化很小，这对整星能源系统的设计很有利。虽然后来因卫星任务和技术方案有所变化，东方红一号上最终未粘贴太阳电池片，而采用所携带的银锌电池供电，但结构设计未改动。另外，在与东方红一号相同外形的中国第二颗人造卫星——实践一号上成功地使用了这一设计方案，寿命超过8年。

4）可使卫星飞行时的弹道截面基本不变，所以不用在星上安装探测仪器，就能用卫星的测轨跟踪数据反演推算卫星飞经高度的大气密度值及其变化，从而多得到一些科学数据。

多普勒测控技术是为实现东方红一号卫星“抓得住”设计目标的卫星测轨技术。1966年初，技术人员首先提出了多普勒技术用于中国第一颗人造卫星测轨的设想。中国科学院随即集中了有关专家对多普勒测控技术的可行性进行论证。专家们使用中国刚研制成功的第一台半导体大型计算机进行了3 个月的模拟定轨计算，得出了肯定的结论，并最终确定了多站多普勒测轨的方案。

为了实现“看得见”的要求，设计人员在长征一号运载火箭第三级上安装了观测系统，使其达到二等星的亮度。观测系统是一个可展开的伞状镀铝薄膜裙，在初样研制时，生产出的产品质量远大于设计值。设计人员通过在工艺上进行多次试验和改进使问题得到解决。

4 卫星播送的《东方红》乐音响彻太空

对于如何产生《东方红》乐音，曾提出过几种方案，经比较决定，采用可靠性高、工作寿命长、消耗功率小、乐音悦耳嘹亮的电子音乐。对于如何发送《东方红》乐音，也曾提出过三种方案，最后经研究决定，采用1 台发射机交替发送《东方红》乐音和遥测信号。不过，要让普通收音机直接收听到东方红一号卫星播发的《东方红》乐音，需在卫星上安装大功率发射机，但那将使卫星的质量超过1t，这对于当时中国火箭的运载能力来说是不可行的。

为此，采用先由大型地面站接收，再通过广播电台转播的办法来实现。所以，在卫星发射上去后，全国人民听到的《东方红》乐音都是经广播电台转播的卫星信号。

当时，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，乐音变调或不响，则无疑是重大的政治问题。

卫星总体组组长何正华和乐音装置的主要设计者刘承熙顶着压力，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》乐音最后采用电子线路产生模拟铝板琴声奏出。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。

为了满足东方红一号卫星研制要求，技术人员依靠自己的力量采用了铆接、阳极化电抛光、光亮铝件大面积镀金、铝件热处理等多项新工艺，并进行了不少刀具设备的革新，为完成东方红一号卫星任务提供了物资保证。

例如，在进行卫星蒙皮阳极化电抛光工序时，没有房子就在露天下进行；没有容器就铸造了三个大铝槽，在雪地里挖个坑，把铝槽架在上面用木柴烧。就是在这样的条件下，开展了阳极化电抛光试验。经过了两个月时间、上百次试验，终于使蒙皮的辐射率和吸收率达到了规定的技术指标。

5 质量居世界各国第一颗卫星之首

1968年2年20日，中国空间技术研究院的成立，大大加速了东方红一号卫星的研制进展。1970年4月1日，装载着2 颗东方红一号卫星和1 枚长征一号运载火箭的专列抵达中国酒泉卫星发射场。4年2日下午，周恩来总理在人民大会堂听取即将发射的中国第一颗人造卫星及其运载火箭情况的汇报。4年24日凌晨，毛泽东主席批准实施发射。因此，中国第一颗人造地球卫星东方红一号终于在1970年4年24日21 时35 分由长征一号运载火箭从酒泉卫星发射场发射，21 时48 分进入预定轨道。

一时间，东方红一号卫星播送的《东方红》乐曲响遍全球，震动了世界。当天晚上，在北京天安门广场、东西长安街上，人山人海，人们载歌载舞，通宵庆祝。“五一”国际劳动节晚上，在天安门城楼上，毛泽东主席、周恩来总理等党和国家领导人亲切接见了参加研制和发射中国第一颗人造地球卫星的代表。

因为化学电池寿命有限，所以东方红一号设计的工作寿命只有20天，但它实际在太空中工作了28天，至同年5年22日停止发射信号，与地面失去了联系。在运行期间，卫星把遥测参数和各种太空探测资料传回地面。由于东方红一号卫星的近地点高度较高，因此东方红一号卫星目前仍在轨道上。

那么，东方红一号卫星发射时间为什么比日本晚大约2 个月呢？东方红一号卫星技术负责人孙家栋在谈到这个问题的时候说：“日本是2年，我们是4年。本来，按照原计划，我们应在1970年刚过年就发射，为此在年底准备要出场时，大家都在对质量精益求精；而到真正出厂后，领导又跟我们说，你们再反复想想，还有什么地方会出岔子。那时候还不像现在，有一套完整的管理办法，我们就只能把文件从头到尾整理、演算，拼命想，拼命查。查着查着，忽然传来消息，日本卫星已经发射了。当然，那时谁都不知道对方要发射，两国的卫星研发都在秘密进行，要是知道了，我们肯定要想办法抢在他们前头的。”

东方红一号卫星的上天，使中国成为继苏联、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卫星的国家。该星不仅全部达到了设计要求，而且质量比前四个国家发射的第一颗卫星质量总和都大。同时，在卫星的跟踪手段、信号传输形式和星上温控系统等技术领域，也都超过了上述国家第一颗卫星的水平。由于能源系统的保证，东方红一号卫星上的各种科学仪器实际工作时间远远超过了设计额定要求，取得了大量的工程遥测参数，为后来的卫星设计和研制工作提供了重要依据。

孙家栋院士介绍东方红一号

链接：据东方红一号技术负责人孙家栋介绍，当时在制定这个方案的时候，是按100kg 制定的，但是我国当时的工业水平相对来说确实比较薄弱一些。比如拿最简单的铝材料来说，假设需要一个1mm厚的铝材料，提供来的铝材料名义厚度是1mm，但是会有偏差，可能厚一点也可能薄一点。但按强度计算时就得按薄的情况来计算，因为那个薄的地方坏了，这个东西不就坏了吗，所以厚的那部分就等于是多余的质量。当时他马上跟研制火箭的同志商量怎么办，看火箭方面还有没有余量。最后协商的结果是170kg，卫星组装完成以后还是超了3kg，即173kg。但是跟火箭方面协调以后，火箭还多少有点余量，所以这样几家就结合起来了。

6 对中国航天发展意义重大

经过十多年的艰苦努力，面对国际国内的严峻形势和复杂局面，在技术底子薄弱、人才资源匮乏、资源条件紧缺、设备设施落后及国际封锁等诸多不利条件下，中国坚持独立自主的发展道路，依靠自己的力量，群策群力，艰苦奋斗，攻克了多个技术难关，圆满完成了东方红一号卫星的研制发射任务。

当中国人在西北大漠里竖起第一座发射架时，西方一些发达国家认为那是开玩笑；当中国人用运行速度只有每秒几十万次的老式计算机编制卫星轨道程序时，外国专家又断言：不可能！但是，中国人就是将“不可能”变成了“可能”。

东方红一号卫星的成功发射是中国航天史上的一座丰碑，同时也积累了非常宝贵的经验：中国的社会主义制度具有集中力量办大事的优势；航天事业的发展带动了中国科技水平的整体跃升；切合实际制定科学合理的方案使我们的努力能够成功；不等条件，创造条件，立足自己，自主创新，一定能开辟高科技的新天地。

发射人造地球卫星是一项非常复杂的系统工程，它包括研制运载火箭、建设发射场、研制卫星本体和卫星所携带的科学仪器、建立地面观测网等，其每一部分都是高新技术的综合应用和集智创新。东方红一号卫星就是在攻克了结构系统、热控系统和能源系统、乐音装置及短波遥测系统、跟踪系统、天线系统和科学探测系统等一系列技术难关的基础上研制成功的。

从1965年卫星工程研制任务列入国家计划并明确争取在1970年左右发射之后，中国在成功地研制了东方红一号卫星、长征一号火箭的同时，还于1970年建成了酒泉卫星发射中心和测控网。第一颗卫星成功升空运行的实践证明，这些系统技术性能可靠，不仅出色地完成了当时预定的任务，而且为中国航天事业后来的发展奠定了扎实的基础和提供了宝贵的经验。所以，东方红一号的发射成功，在中国航天史上具有划时代的意义。

东方红一号卫星的升空，在全世界引起了轰动，大大提高了中国在世界上的威望。用邓小平同志的话来说就是：没有“两弹一星”就没有中国的大国地位。

研制和发射东方红一号卫星，是以毛泽东同志为核心的党的第一代领导集体做出的伟大决策，是广大航天科技工作者自力更生、奋发图强的豪迈壮举。它打破了超级大国对航天尖端技术的垄断，显示了中国人民不畏艰险、勇攀高峰的坚强决心和伟大力量，进一步奠定了中国在国际上的大国地位。

东方红一号卫星的成功，留给我国许多极其宝贵的财富。一方面，培养和造就了一大批战略科学家和科技领军人才，成为了国家科技建设中的中流砥柱；另一方面，还沉淀出“热爱祖国、无私奉献，自力更生、艰苦奋斗，大力协同、勇于登攀”的“两弹一星”精神，它是全国各族人民在现代化道路上奋勇开拓的力量源泉。

为东方红一号卫星安装天线

在“两弹一星”精神的鼓舞下，自东方红一号成功发射至今的50年中，我国的航天工作者励精图治，开启了我国科技史上的航天盛世。中国建成了较为完善的应用卫星体系，实现了中国首位航天员乘神舟五号飞船遨游太空的伟大壮举，成功放飞了中国首个空间探测器嫦娥一号，在共和国史上树立了一座又一座丰碑。展望未来，中国空间事业将展现出更加美好的发展前景，迎来一个更加蓬勃发展的新时期。

7 东方红一号研制中的花絮

孙家栋（中国科学院院士，东方红一号技术负责人）：1967年夏天，一位国防科委的同志来到我的办公室，抽调我去负责第一颗人造地球卫星东方红一号的总体设计工作。对于转行我还是很高兴的，因为从科学技术的角度讲，我是更往前进一步了，更“高精尖”了……我老走在“尖尖儿”上。

东方红一号发射后向周总理报告，说我们已经发射成功了，总理办公室马上回过来问，根据什么判定卫星入轨。这边回答说，是依据南方观测站的观测数据，那边又问数据准不准，怎么证明这个数据是准的。我们都体会到了周总理对这件事情的态度是那样地严肃认真。后来我们又等了1 个半小时，卫星转1圈以后，再次向总理报告，这样总理才放心。

戚发轫（中国工程院院士，东方红一号行政负责人）：在研制东方红一号过程中，孙家栋同志作了一个比较大的决策，把一个比较复杂的、涉及面很大的卫星方案简化了。为了保证可靠，我们做了充分的地面试验，保证一次成功。……万一火箭不能加速到第一宇宙速度，卫星唱着《东方红》乐音掉到大海里去，在当时可是“弥天大罪”。因此，做这件事情是冒着极大的风险的。

戚发轫院士接受采访

有一件让我受到教育的事情是：东方红一号在技术阵地测试完之后，是平放着的，其中蓄电池的电解液立着放是不漏的，平着放则是要漏的。最初做过试验，能够保证电解液4天不漏，可哪知到了北京，向周总理汇报后，还要等政治局讨论。我怕蓄电池不行了，向总理说只做了4天试验，没有让蓄电池生产单位做更长时间的试验。周总理批评道：你们搞总体的人就要像货郎担子、赤脚医生那样，走出大楼到部件的研制单位把你们的要求告诉人家，人家不就给你做试验了嘛。我觉得这件事情对我来讲终生难忘。

闵桂荣（中国科学院和工程院双院士，东方红一号温控系统负责人）：东方红一号的热控系统很特别，我记得有一次，总技术负责人钱骥找我，说热控系统能不能少耗电？因为卫星上的电量非常有限，主要是能保证《东方红》乐音装置的供电需求。我当时就是负责热控系统的，于是接受了钱骥同志的建议，回去认真的论证分析，采取了很多措施，利用星上各种仪器的废热，最后做到了星上热控系统的零耗电。

潘厚任（东方红一号卫星总体设计组副组长）：1965年10年20日－ 11年30日主持召开全国各有关单位参加的“651”会议。会上全面论证了我国第一颗人造卫星东方红一号的方案。这次会议是在友谊宾馆开的，很多单位都参加了。一开始没想到会开那么长，也没定结束时间，白天开会，晚上计算、论证，一直开了42天，这是我开过的最长的一次会议。

据悉，1966年4年18－22日在卫星轨道选择会议上，潘厚任向老专家们提出了一个重大问题：“一个中等倾角的轨道能不能代替极轨道？”极轨道卫星便于观测、跟踪，可以覆盖全球，但是发射过程中的困难多。按照传统观念，这样重大的、事关全局的课题似乎不应该由一位27 岁的年轻人提出和解决。但潘厚任却很有信心地将卫星轨道与赤道的交角从42°开始，每隔5°一一计算，直到98°，并在会上公布了计算结果，让与会者比较分析，作出最佳方案的选择。他的结论是：倾角为65°～70°的轨道是能够代替极轨道的。会上选定了我国第一颗人造地球卫星的轨道倾角在65°～70°之间，除格陵兰岛和南北极外，卫星可以覆盖地球上的其他所有地区。

潘厚任认为，依照数据估算，东方红一号卫星在轨道上“活”到60 大寿应无问题，在轨道上“活”到80 岁也不是不可能的。当然，也不能排除撞上较大的流星体、空间碎片等意外伤害的可能性。

胡其正（东方红一号卫星总体设计组成员）：在开始酝酿这颗卫星的时候，有很多有意思的事。一开始有人提出卫星要造成红色的，天安门的形状或者五角星的形状，等等。最后酝酿的结果是确定了第一颗卫星的目标是“上得去，抓得住，听得到，看得见”。设计上的指导思想有两条：一是要先进，二是要可靠。在设计过程中基本上按照这一思路在走。

我国1958年就开始要搞卫星了，当时国家的工业基础和经济状况还不能够支持搞卫星，所以就先搞火箭探空。通过几年的火箭探空，积累了大量的经验，打下了非常好的基础，开展了一系列的预先研究工作。卫星上马的时候，一些大型环境试验（包括震动试验、空间环境试验、热真空试验）设备已经初具规模了。遥测、跟踪以及一些探测仪器、电源、天线都在火箭探空过程中取得了很多经验，特别是在热控方面做了很多预研，用比较简单的办法实现了热控的设计和研制。

东方红一号的技术发展非常稳健，为中国的卫星技术打下了良好的基础。尤其是卫星热控非常出色，日本、法国的第一颗卫星都因为热控问题，很快失去了工作能力。在测控跟踪上，启用了多普勒跟踪测速技术。这项技术当时在国际上刚刚起步，有关单位为此做了大量工作，成功投入了使用，不但为东方红一号卫星，也为后续型号的测控发挥了重要作用。

刘福余（北京卫星制造厂）：在卫星综合测试准备出厂时，要进行电缆导通，技术人员需要趴在卫星上，这样会影响卫星的光洁度，还可能使多余物掉到卫星里，于是有同志提出来，把电缆焊上，把插头插上，拿到地面检查。说干就干，两三个小时就焊了十几根电缆。又如，在一个冷冻库做卫星低温试验时，库里的温度很低，那时是在夏天，技术人员都穿着塑料鞋，110W 的电烙铁拿进去一会就不热了，把技术人员的脚冻得一会儿就得从库里跑出来。

8 结语

东方红一号卫星的发射和运行成功，为中国航天事业树立起第一个里程碑，在中国航天事业发展中具有重要的历史意义、开创意义和奠基意义。它不仅在政治上具有重大的意义，极大地鼓舞了中国人民的斗志，增强了民族凝聚力，激发了振兴中华的爱国热情，而且在科学技术上，奠定了中国独立发展航天的重要基础。我们将永远纪念东方红一号卫星为中国空间事业带来的不朽功绩。