设计寿命仅20天的“东方红一号”,为何还能翱翔太空50载?

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。

设计寿命仅20天的“东方红一号”,为何还能翱翔太空50载?

东方红一号卫星

50年前,东方红一号让中国打破国际垄断,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年过去了,当时设计寿命只有20天的“东方红一号”虽然早已失去功效,却依旧运行在近地点为400多千米、远地点为2000多千米的轨道上,见证着中国卫星事业和航天事业的发展和成就。

▌寿命只有20天的东方红一号,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。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。

设计寿命仅20天的“东方红一号”,为何还能翱翔太空50载?

当时工作人员正在进行卫星的调试工作

东方红一号能在轨飞行50年,除了轨道高度较高以外,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。

此外,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。

担任“东方红一号”卫星总体设计工作的孙家栋感叹道:“每一颗螺丝钉都是中国自己搞的,能把第一颗卫星送上太空,真感觉到扬眉吐气。”

当时东方红一号卫星技术负责人之一的戚发轫院士也表示:“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。”

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东方红一号卫星乐音装置

▌中国为什么要搞人造地球卫星?

我国现代空间物理研究的奠基人之一,曾先后担任中央研究院气象研究所所长、中国科学院地球物理所所长的赵九章曾专门给周总理写信进行阐述。


设计寿命仅20天的“东方红一号”,为何还能翱翔太空50载?

主要有三方面意义:

首先,人造卫星和当时我国保家卫国亟需的洲际弹道导弹的发展是相辅相成。在航天发展的早期,运载火箭和洲际弹道导弹却全都是同源的。用于发射人类第一颗卫星的苏联R-7火箭,在卫星发射一年多后,其对应的洲际弹道导弹型号就进入了战备值班;发射美国第一颗卫星”探险者1号“的朱诺-1火箭,则是美国陆军“红石”导弹计划的产物。

在研制和发射卫星中,可以一并解决研制弹道导弹所要解决的无线电导航、轨道试测及计算地面跟踪等共性问题。

同时,人造卫星是直接用于国防或服务于国防的。赵先生在信中,举了当时美国将卫星技术应用于国防领域的例子:在美国当时发射的228颗公开卫星中,有多达174颗直接应用于国防,而还有一些执行军事任务的秘密卫星,美国并没有对外公布;即便是纯科学目的的卫星,其涉及到的技术也可以应用于国防。赵先生的论断,不但在当年是合理的,放到后来也同样适用。比如,美国研制哈勃太空望远镜所涉及到的光学技术,不少都是和美国KH-11系列军用对地侦查卫星“共享”的。

除了保家卫国的作用外,发展卫星对于我们国家还有更深远的意义:通过发展卫星,可以有力的带动我国尖端科技工业的发展。赵九章先生在信中,举了气象卫星的例子,指出气象卫星的技术需求将会推动无线电、半导体、自动控制、材料等技术领域的发展。

▌“东方红”家族开枝散叶 硕果累累

作为“两弹一星”工程的重要组成部分,“东方红一号”卫星的成功发射,拉开了中华民族探索宇宙奥秘、和平利用太空、造福人类的序幕。此后,我国的人造地球卫星种类不断丰富。

《“东方红一号”的激情岁月》来源/新华社

专家指出,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。

“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。

经过50年发展,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。

“东方红一号”卫星的总体设计者孙家栋,后来成为我国首任探月工程总设计师;作为当时卫星技术负责人之一的戚发轫,后来执掌了神舟飞船总设计师“帅印”;主持“东方红一号”测控系统总体设计的陈芳允,则成为“北斗”导航卫星的创始人……无数在“东方红一号”事业中历练成才的航天人,开创了中国航天一个个新的伟大事业!

就在今天,4月24日,也是第五个“中国航天日”,中国首次火星探测任务被正式命名为“天问(Tianwen)系列”,首次火星探测任务被命名为“天问一号”,后续行星任务依次编号。

新时代的中国航天人,将传承东方红一号等老一代航天人的不朽精神,继续攀登航天科技高峰,实现建设航天强国的伟大梦想。


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