东方红的东方红一号：中国第一颗卫星

1. 东方红的东方红一号：中国第一颗卫星

1957年秋，前苏联发射世界上第一颗人造地球卫星成功，紧接着在1958年初春，美国也发射了自己的第一颗人造地球卫星：这引起了全世界人民的关注。正是在这个时候，我国著名地球物理学家赵九章，向政府提出了研制中国人造地球卫星的建议。当时的毛泽东主席对这个建议很重视，并在中共八由届二中全会上说：“我们也要搞人造卫星。” 中国卫星研制工作开始于上世纪世纪50年代末期，是在基础工业比较薄弱、科技水平相对落后、国家财力有限的条件下发展起来的。为了使中国人造卫星早日上天，中国科学院组织我国著名科学制订了一个分三步走的发展规划：第一步，实现卫星上天；第二步，研制回收型卫星；第三步，发射同步通信卫星。 当时不但国家工业基础薄弱，世界各国还对我进行技术封锁，加上当时我国又处于自然灾害和人为灾害频发的动荡时期，因此，科学研制工作在异常艰难和曲折中进行。但是中国是个社会主义国家，其最大的优越性就是能够做到大力协同。只要国家出面，把全国各部门的优势集中起来，我国的通信卫星就有条件、有基础、有能力搞上去。 1970年4月24日，“东方红”一号卫星从中国西北酒泉卫星发射中心发射升空。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转/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2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。卫星升空后的飞行轨道为近地点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，同时还以20.009兆赫的频率发射《东方红》音乐。“东方红”一号卫星肩负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。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。 在《东方红》乐曲响彻浩瀚宇宙的同时，所有炎黄子孙都深深感受到自豪与光荣，中国也开始向技术更新、技术更全面、应用内容更广泛的新型卫星方面开始全面进军。

2. 50年再回首：揭秘“东方红一号”里的中国故事

  央视网消息 ：“东方红一号”是我国卫星事业发展的开端。当年的科研人员如何用最简陋的设备实现中国的第一个太空使命？让我们一起从老一辈航天人的奋斗故事中寻找答案。
       “看得见”：让全世界看到“中国星” 
   按照1967年确定的“东方红一号”卫星技术总目标，卫星必须做到“上得去、抓得住、听得到、看得见”。“看得见”就是卫星在轨道上飞行时，要能让地面上的人用肉眼直接看见。科研人员最终想出了一个“借光”的办法，也就是在第三级火箭上安装一圈增加亮度的观测裙。通过反射太阳光，大大提高观测的亮度。没有资料可供借鉴，研制团队花了一年多时间一点点摸索。但地面上始终无法真正验证卫星在几百甚至上千公里外的视觉效果。
       航天 科技 集团五院508所东方红一号观测体系统负责人 沈祖炜 ：我自己心里确实是没有底。我们的轨道近地点是438（439）公里，远地点2484公里，你如果说400多公里能看到，但是卫星的全程你都能看到么？
   4月25日晚8点29分，“东方红一号”卫星飞经北京上空。研制人员至今清晰地记得天空中划过的那道轨迹。
       航天 科技 集团五院东方红一号卫星总装车间电测组组长 刘福余 ：大家当时都停（下来），我也抬头看，真的是一个亮晶晶的卫星在走。那时候的心情真的是特别激动。大家都热泪盈眶的。
       “两弹一星”功勋奖章、共和国勋章获得者 “东方红一号”卫星技术总负责人 孙家栋 ：发射“东方红一号”的时候，入轨的精度是相当高的。
   一个人走得更快，但是一群人才能走得更远。就在发射当天，全国60多万人在广袤的2000多公里航线沿线上，守护着一根根电杆，确保通信畅通。
    “听得到”：在宇宙中唱响东方红 
   卫星看得见了，“听得到”又是如何实现的呢？
       航天 科技 集团五院502所东方红一号卫星遥测系统专家 吕家驹 ：最早提出一个用录音机。当时的录音机、录音带都是那么大的。你说那么大的东西要上天，而且是机械的东西，可靠性怎么办？后来就想到电子音乐。
         这个方法其实是在太空中将电子音乐版本的东方红乐曲，转化为无线电信号，在地面接收后进行广播。
    航天 科技 集团五院502所东方红一号卫星遥测系统专家 吕家驹 ：当时就是基本上围着它干了多少年，起码是四年左右。
    记者： 如果这个乐曲没放出来？
    航天 科技 集团五院502所东方红一号卫星遥测系统专家 吕家驹 ：那当然是失败了。
   发射后十五分钟，国家广播事业局报告，收到了我国“东方红一号”卫星播送的《东方红》乐曲，声音清晰宏亮。
    "上得去": 13次失败与6次成功 
   要发射173公斤的“东方红一号”卫星，离不开运载火箭提供的强劲动力。1965年，一群年轻人毅然来到内蒙古的戈壁荒滩上，开始了我国固体火箭发动机的拓荒。研制初期技术不成熟，常会遇到发动机故障甚至剧烈爆炸的危险情况。当时一共进行了19次试车，前面13次都以失败告终。
       中国航天科工六院长征一号第三级固体火箭发动机研制人员 陈克明 ：19次最后的六次都是成功的，连续六次没有失败。
   1970年4月24日夜里，“长征一号”火箭即将点火发射之时，陈克明是最后一批从发射塔架上撤离的人，他要对固体发动机进行最后的检查。
    中国航天科工六院长征一号第三级固体火箭发动机研制人员 陈克明 ：最后一道工序，就是装第三极的电发雾管，那是最危险的，但那个年代我们就不怕。说明我们在尖端技术上有了重大突破了。
       小算盘立大功 卫星热控方案靠手算 
   多项突破的背后是极度艰苦的条件，老一辈航天人从零开始，走出了中国人自己的航天之路。
       航天 科技 集团五院 “东方红一号”卫星温控专家 侯增祺 ：这就是当时热控计算，对于不同的工况进行计算。那时候的计算开始用算盘，后来才有计算尺。
      航天 科技 集团五院 “东方红一号”卫星温控专家 侯增祺 ：十的八次方这还有....
    航天 科技 集团五院 “东方红一号”卫星温控专家 侯增祺 ：计算方法设计方法没有，自己来推导公式，来建立方程，然后来解，全是拿手算出来，就现在不可想象的。
      当年，不仅设备简陋，实验条件也非常艰苦。
       航天 科技 集团五院 “东方红一号”主要技术负责人 戚发轫 ：比方说要做低温实验，没有低温实验室，在哪做？（在）海军的冷库里头，我们穿着大衣，夏天穿着塑料鞋去做实验，出来以后我们的塑料鞋都冻裂了，碎了，很困难。但是在那种情况下，我们能完成这个任务。
   五十年前“东方红一号”的温控范围在5度到40度左右，而这个数字即便是放在今天，依旧能够满足大多数的卫星要求。
       航天 科技 集团五院 “东方红一号”主要技术负责人 戚发轫 ：我们自己的“东方红一号”卫星没有用任何一个外国的技术、外国的产品。温度控制的技术也是先进的。我们不仅能够发射信号，还能唱歌，这也是外国人没有做到的事情。

3. 谁知道有关东方红一号的资料？

东方红一号卫星(Dong Fang Hong I/China 1)是中国于1970年4月24日发射的第一颗人造地球卫星。按当时各国发射卫星的时间先后排列，中国是继苏、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，由此开创了中国航天史的新纪元。卫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，大约能在太空运行数百年。
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

4. “东方红一号”哪一年发射成功的？

　　1970年4月24日21时35分，东方红一号发射成功，东方红音乐也是因此火爆全中国。然而49年过去了，不仅歌曲依旧深入人心连卫星也都还在天上飞，很多人不仅惊叹，那时候造的卫星为何能持续飞行这么长时间还不回家呢？

5. 东方红一号是谁发明的?

东方红一号卫星由以钱学森为首任院长的中国空间技术研究院研制，是中国发射的第一颗人造地球卫星，于1970年4月24日21时35分发射。该卫星发射成功标志着中国成为继苏联，美国，法国，日本之后世界上第五个用自制火箭发射国产卫星的国家。

东方红一号的工作内容
东方红一号卫星重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CZ1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转一分，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20兆赫的频率发射红东方音乐，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。

6. 现在已经升空50年的东方红一号如今是什么结局？

对于中国航天事业来说，东方红一号的发射升空是个标志性成就。1970年4月24日至今，东方红一号发射升空已经足足有50年时间，如今这颗传奇卫星怎么样了？这里可以提前告诉大家答案，东方红一号现在依然在轨道上运行，并在持续接受航天测控部门的监控。


可能有人会感到疑惑不解，因为人类发射的航天器都是有使用寿命的，短则几个月，长则几年，基本都会慢慢靠向地球然后坠入大气层，比如著名的国际空间站，它从1998年正式建站，就传出了即将坠毁的消息。
为什么东方红一号能够在太空继续在轨道运行下去呢？


实际上，东方红一号的技术毕竟很原始，它是世界各国发射的第一颗卫星当中质量最高的，达到了173千克，这相当不简单。东方红一号的设计寿命只有短短的20天，但它在太空正常工作了28天的时间，一直以电波的形式在向地球播放《东方红》乐曲。而这是因为当时的太阳能技术还不够发达，东方红一号使用的动力来源是蓄电池，这导致了当时世界各国发射的卫星使用寿命都比较短，东方红一号自然也不例外。
但和其他卫星不同的是，东方红一号还在地球轨道运行着，这主要得益于两大原因。


第一，东方红一号卫星发射的轨道高。
东方红一号当年发射选择的轨道，是一个近地点441千米，远地点2368千米的高空轨道。发射的轨道高，就给了东方红一号足够的空间，它受到的地球引力也相对较小，就算受到地球引力的吸引，也需要相当缓慢的接近过程。有学者预计，在未来几百年内，东方红一号依然会在太空继续运行。未来它可能会跟地球越靠越近，也可能摆脱地球引力的束缚，飞向更遥远的太空。
第二点就是东方红一号的质量大。


还是173千克的质量，这是问题的另一个关键。
质量越大，惯性越大，这也是一个规律。东方红一号的质量让其在轨道运行的时候就算失去动力，也能拥有较大的惯性继续运行，尤其在太空阻力几乎为零的情况下。
东方红一号的非凡意义，值得我们每一个人铭记。

7. 东方红一号是哪一年发射的

东方红一号发射成功的时间是1970年。
东方红一号卫星于1958年提出预研计划，1965年正式开始研制，于1970年4月24日在酒泉卫星发射中心成功发射。
东方红一号卫星重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。卫星进行了轨道测控和《东方红》乐曲的播送。东方红一号卫星工作28天，于5月14日停止发射信号。

东方红一号的结构布局
东方红一号仪器舱为圆柱形，安装在卫星中部。在舱罩与底盘的连接部位装有密封圈，以保证仪器舱的密封。仪器舱底座是卫星的主要承力结构件，也是卫星与运载火箭连接的重要部件。它既承受卫星自身的重量，在发射过程中，又要承受运载火箭的推力。
根据“651”任务总的安排，由中科院化学所负责卫星仪器舱底座和卫星用密封圈的研制。仪器舱底座，采用了当时国内、国外都属先进的复合材料制造。
由于底座结构形状复杂，制造上有一定难度。该底座经东方红一号卫星使用，承受了卫星的主要载荷，且经历超重、噪声、空间辐照等严酷的环境，圆满地完成了任务。在第二颗卫星“实践一号”上，也使用该底座，承载重量有增加，底座仍完成了承载任务。

8. 52年了，东方红一号竟还在天上飞

本文审稿：刘艳，中国科学院空间应用工程与技术中心
  
 没想到，52年过去了，东方红一号卫星竟然还在天上飞？！
  
 要不是真有人拍到了，说实话我还有点不敢相信。
  
 就在几天前，一段“世纪同框”的视频让网友集体破防：
     
  图源：腾讯视频
  
 视频中，“东方红一号”卫星与中国空间站擦身而过，发射相差了近半个世纪的两个人造天体在夜空中“遥遥相望”。
  
 有网友感慨这相隔半世纪的两颗“星星”相聚的奇迹：
     
 毕竟，同时期美国、苏联和日本发射的第一颗人造卫星，都已经因为轨道、动力等各种原因坠毁。
  
 “东方红一号”本身的意义无需赘述，它是我国第一颗人造卫星。作为“两弹一星”中的“一星”，承载着几代航天人的梦想和初心。
  
 而“东方红一号”的发射，更标志着中国对于太空的 探索 就此拉开序幕。
  
 在这之后，我国航天发展一路“开枝散叶”——
  
 “东方红一号”卫星技术总负责人孙家栋，成为我国首任探月工程技术总负责人，开启了我国探月和深空探测之路；
  
 “东方红一号”卫星技术负责人之一戚发轫，担任神舟飞船技术总负责人，由此我国开始在载人航天上书写 历史 ；
  
 “东方红一号”卫星测控系统技术总负责人陈芳允，成为北斗卫星导航系统创始人之一；
  
 ……
  
 但其实，这颗在太空中飞了52年的“东方红一号”卫星，最初是在从理论到工业几乎“一无所有”的基础上研发出来的。
  
 5000多人，在2亿元经费的基础上，用笔和算盘一步步“手工”完成了卫星从设计、生产、制造到发射的全过程。
  
 宇宙中第一次有了来自中国的声音
  
 1970年，宇宙中第一次有了来自中国的声音——
  
 中国第一颗人造卫星东方红一号成功发射，开启了中国航天史的新纪元。
  
 因为卫星在太空中向全世界发出《东方红》的歌声而得名“东方红一号”。
  
 它重达173公斤，是一枚直径为1米的球形多面体，装有4根3米长的鞭状天线。
  
 该卫星升空后，绕地运行周期为114分钟，在用20.002兆赫频率播放乐曲《东方红》的同时，传送遥测参数和科学探测数据。
  
 如今每年的中国航天日，就定在发射当天——4月24日。
     
 但回顾当时东方红一号从0到1的研制，一切都是那么不容易。
  
 上世纪五十年代末，中国正式提出要做人造地球卫星。
  
 在此之前，苏联已经成功发射了世界首颗人造卫星。美国紧随其后，在1958年将探险者一号送上太空。
  
 而这时候的中国， 在经济、人才等方面距发射卫星的条件还距离很远。
  
 就连在1959年十周年献礼时，对外展出的卫星和火箭模型，都是年轻学者用手工敲打出来的。
  
 据央视报道，当时这些年轻人对火箭、卫星知识的了解，还不如现在的中学生。
  
 而且即便模型做出来，还有一堆实际问题解决不了，比如设计参数无法抉择、测试条件差、所需生产加工设备供应不上……
  
 中国的科学家们也不是没有想过向老大哥苏联学习，还跑到了莫斯科去调研，但结果无奈遇冷。
  
 而且由于国力有限，他们决定先打基础，致力于火箭、高空物理探测等设备的研发上。
  
 直至东风2号中程导弹发射成功，标志着中国基本上具备了发射人造地球卫星的能力。
     
  图源：新华网，乐音装置
  
 他们还立了个起点更高的Flag：中国第一颗卫星要在100千克左右。
  
 当时苏联第一颗卫星重量83.6千克，美国的第一颗卫星仅8.2千克。卫星越重，对火箭发动机以及各设备的要求也就越高。
  
 但最终他们完成了，而且实际重量达到了173千克。
  
 直到1968年2月20日，中国空间技术研究院成立，东方红一号的研制才正式搬上了日程——
  
 钱学森担任第一任院长，研制队伍超5000人，中央拨款两亿人民币。
     
  钱学森
  
 据新华网报道，“东方红一号”卫星总体设计组副组长潘厚任回忆道：
  
 两亿人民币在那个时候，真是不容易的。
  
 因为除了经费，老一辈航天人几乎一无所有。
  
 期间的很多困难都是用“土方法”来解决的。
  
 比如像卫星制造中的一道重要工序——铆接，因为当时卫星厂是由科学仪器厂转产，没有干过这事儿，而且也没有铆枪和固定工件的桁架。
  
 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。
  
 在这种条件下，他们解决了多项工艺问题，之后就来到了多个环境模拟试验阶段。
  
 “东方红一号”卫星技术负责人之一戚发轫曾回忆起当时夏天试验的时候，因为卫星厂没有低温试验室，就穿着大棉袄去到海军的冷库里进行试验。
     
  图源：宇宙高歌《东方红》
  
 条件是艰苦了些，但是技术却始终在不停迭代。
  
 1967年研究院成立前夕，中国摩擦学学科的开拓者与学术带头人党鸿辛，和团队一起解决了一个卫星传输的关键问题。
  
 他们选择了一种以铜为基础的导电干膜，成功解决了-100 至100 下超短波天线信号传输困难的问题。
  
 地球之所以能接收到东方红一号的音乐信号，就少不了党鸿辛团队的功劳。
     
  视频源：宇宙高歌《东方红》
  
 信号的问题解决了，但卫星本身还要经受住极端温度变化的考验。
  
 放在当时，这还是世界公认的难题。
  
 为此，中国科学家们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，他们想到利用其他仪器在工作时产生的热量，帮助卫星控制温度，其外部材料采用的是按照温控处理的铝合金材料，如此一来解决了耗电大的难题。
  
 很快在两三年之后，他们就完成了首颗人造卫星的目标。
  
 1970年4月24日，长征一号运载火箭搭载东方红一号卫星成功进入预定轨道，完成为期二十多天的探测任务，至同年5月14日停止发射信号。
  
 中国至此成为世界上第五个独立研制和发射卫星的国家。
  
 从正式立项到卫星成功发射，中国完成的时间仅不到五年。
  
 而且时至今日，东方红仍在太空中飞行，俯瞰这中国航天的发展。同时期的卫星大多已坠入大气层当中去了。
  
 这究竟是如何做到的？
  
 为何东方红一号仍在轨运行
  
 还得从当时整个技术方案说起。
  
 当时设计东方红一号卫星，主要任务是进行卫星技术试验、探测电离层以及大气层密度。
  
 因而在轨道设计上是一个近地点在441公里左右，远地点在2368公里左右，与地球赤道平面成68.5度角的近地椭圆轨道。
  
 我们知道，卫星在太空绕地球飞行不需要动力，完全靠惯性飞行。理论上，如果没有任何阻力，就没有能量消耗，会永久飞行下去。
  
 但实际上，太空并非空无一物，尤其是在地球近地轨道上仍然有痕量的气体存在，越靠近地球气体分子越多，这也是为什么目前空间站每隔一段时间就要主动升轨的原因。
  
 上面我们提到，东方红一号运行在近地点441公里，远地点达2368公里的轨道上。
  
 作为比较，目前国际空间站运行在420公里高的轨道上。由此可见，即便东方红一号的近地点也比国际空间站的轨道还高。因此，东方红一号在轨道上运行受到的阻力很小。
  
 至于另一种更普遍的归宿——进入到大气层（100公里~300公里左右区间）烧毁解体，那也是要等待猴年马月的。
  
 据最新数据显示，东方红一号卫星最新近地点高度为428公里，远地点高度为2030公里。
  
 也就是说，经过半世纪的运行，东方红一号的近地点仅降低了13公里。