4月24日是第五个中国航天日,国家航天局宣布,将我国行星探测任务正式命名为“天问”,将我国首次火星探测任务命名为“天问一号”,同时公布了首次火星探测任务标识“揽星九天”。
五十年前的昨天,中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射,拉开了中国人探索太空的序幕。半世纪前,一穷二白的中国人是怎样因陋就简,通过各种“土方法”登上航天技术高峰的?“东方红一号”身上有哪些鲜为人知的秘密?在第五个“中国航天日”来临之际,围绕“东方红一号”,我们一起来探寻这些问题的答案。不过,“东方红一号”重173公斤,比苏、美、法、日四国首发星质量的总重还多30公斤,这对运载火箭提出了很高要求。▲1970年初,科研人员正在厂房内测试“东方红一号”卫星。实施“东方红一号”卫星发射任务的长征一号运载火箭,由七机部一院(中国航天科技集团一院前身)抓总研制。当时,研制工作面临的难题可不少。▲1960年2月,在上海市南汇区简易机场,研制人员正用自行车打气筒作为压力源,为我国第一枚液体燃料探空火箭T7M加注推进剂。2月19日T-7M探空火箭成功发射,开启了我国飞向太空的第一步。时任一院一部主任,负责长征一号运载火箭总体设计工作的谢光选院士曾回忆,按设计要求,火箭整流罩要平行分离,分离速度不小于每秒5.5米,当时采用爆炸螺栓解锁,在火药作动筒作用下实现2个半罩分离的方案。但设计之初,2个半罩被视作刚体,由此算出的火药量偏小,多次试验都达不到分离速度要求。其实整流罩是个弹性体,容易变形,会吸收很多火药能量。在当时一院副院长任新民的领导下,谢光选和同事们修改了方案,一方面加大火药量,一方面强化整流罩刚度,经过多次地面试验,最终使整流罩能以每秒8米的速度平稳分离。长征一号火箭的一、二级使用了东方四号导弹一、二级,第三级则采用固体燃料发动机,研制工作由七机部四院(今航天科技集团四院)承担。该发动机要在600公里高空点火,在每分钟旋转180次的条件下保持稳定并正常工作,研制难度在当时前所未有。四院副院长、型号技术总指挥杨南生带领研制团队按照要求制定了研制任务书,不久后顺利通过了发动机方案设计和论证。▲1970年初,科研人员在陕西省凤县一间厕所改装的实验室中,研究姿态控制发动机。“厕所试验室”从1970年一直使用到1980年,测试过200多台次试验件,总起动次数达十万次。
当然,发射卫星不只是研制卫星火箭那么简单,测控系统同样不可或缺。“东方红一号”任务的跟踪测轨系统,采用了多站多普勒独立测轨方案,由中国科学院负责研制。1970年4月24日21时35分,长征一号火箭在酒泉卫星发射中心点火,托举“东方红一号”卫星升空,我国部署的湘西、南宁、昆明测控站相继发出“捕获目标,跟踪正常”的报告。很快,李卿驻守的海南站也捕获了卫星信号,并一直跟踪到卫星飞越印度尼西亚上空。任务数据处理中心将南方4站发回的遥测数据与卫星飞行第二圈时喀什站接收的数据结合,当晚就报出卫星轨道:近地点439公里、远地点2394公里、倾角68.5°、周期114分钟。同时我国也发出了全球244个城市的观测接收预报。但在当时我国的技术条件下,要把歌放好,也不是容易的事。1965年9月,当时卫星总体组组长何正华表示,苏联第一颗卫星发出的信号,是滴滴答答的电报码,遥测信号是间断的。我国要更进一步,应该发射连续信号,而且要有中国特色,让全球公认。他提出了给卫星命名“东方红一号”,让它播放《东方红》乐曲的建议。该建议于1967年被正式采纳。▲研究所装配人员在装配“东方红乐音装置”。1965年,“东方红一号”卫星研制重启,代号“651工程”。当年10月,召集一个全国性的方案论证会议,经过42天讨论,最终确定了“东方红一号”的基本方案,要求只有12个字:上得去,抓得住,听得着,看得见。让卫星放歌的点子虽然新颖,却也责任重大。在那个年代,如果卫星上天后音乐不响或者变调,将是重大的政治问题。何正华和乐音装置主要设计者刘承熙顶住压力开展探索,解决了乐音错乱、变调等一系列问题。卫星音乐计划采用线路模拟电子音乐方案。为此刘承熙专门跑到北京火车站聆听钟楼报时声,又跑遍京城各家乐器店,最后决定把火车站钟声与铝板琴声合二为一,奏出纯正明快、格调高雅的《东方红》。光奏乐并不够,按照卫星总体方案要求,卫星在太空播放的《东方红》要能被地面收音机接收。这又带来了难题。如果想让普通收音机直接收听到“东方红一号”播发的乐曲,需要在卫星上安装大功率发射机,但那将使卫星重量超过1吨,当时我国火箭的运载能力无法达到这样的要求。于是我国采用先由大型地面站接收,再通过广播电台转播的办法让全国人民收听。卫星乐音短波遥测系统是实现卫星“听得见”的主要结构。为了拿下这个全新课题,科研人员将其逐一分解,通过上百次试验反复验证、改进,最终用简单的元器件实现了这一“高科技”。▲1970年4月24日,“东方红一号”卫星成功发射后,大家围坐在收音机旁收听《东方红》乐曲。《新闻公报》发布消息后,人们争看《号外》,聆听《东方红》乐曲,上街游行庆祝。虽然“东方红一号”卫星的功能十分简单,其成功发射的意义却远远超出了一颗卫星本身。可以说,它是中国航天史上的一座丰碑。答:“东方红一号”的设计寿命为20天,实际上它搭载的各种仪器工作时间均超出了设计要求,例如乐音装置和短波发射机连续工作了28天。虽然早已停止工作,但“东方红一号”至今仍在太空中运行,并可能继续飞行数百年。▲朝阳下的酒泉卫星发射基地“东方红一号”卫星发射塔。卫星携带的设备要工作,就需要能量,目前大多数卫星都是通过太阳能电池板获取能量。“东方红一号”没有装载太阳能电池板,因此能量很快耗尽,失去了功能。但卫星在轨道上运行,却几乎不需要能量,依靠惯性即可。
到目的地——火星
回望跨越半个世纪的来路
可谓筚路蓝缕
让我们一起回顾中国航天历程
去感受那些举世瞩目的伟大成就
1956年10月8日
中国第一个火箭导弹研究机构
国防部第五研究院正式成立
钱学森担任院长
中国的航天事业就此展开
1975年11月26日
中国第一颗返回式卫星成功发射
11月29日卫星按原计划成功返回
中国成为世界上第三个掌握
返回式卫星技术的国家
1981年9月20日
中国用一枚运载火箭将
一组三颗卫星送入地球轨道
中国成为第四个独立掌握
“一箭多星”发射技术的国家
2003年10月15日
“神舟五号”发射成功
航天员杨利伟在轨飞行14圈
圆满完成我国首次载人航天飞行
中国成为前苏联(俄罗斯)和美国之后
第三个将人类送上太空的国家
2005年10月12日
神舟六号发射成功
费俊龙、聂海胜在轨飞行115小时
首次实现“多人多天”载人飞行
2007年10月24日
我国首颗绕月人造卫星
嫦娥一号发射成功
首次获得“全月面三维影像”
2008年9月25日
神舟七号发射成功
首次搭载三名航天员
翟志刚出舱作业
刘伯明在轨道舱内协助
实现了中国第一次太空漫步
2012年6月16日
神舟九号发射成功
与天宫一号完成首次载人空间交会对接
2012年12月27日
中国北斗卫星导航系统正式服务
是继美国GPS、俄罗斯GLONASS之后
第三个成熟的卫星导航系统
2013年12月2日
嫦娥三号发射成功
由中国首个月球软着陆探测器
和月面巡视探测器(“玉兔车”)组成
2017年4月20日
中国首艘货运飞船天舟一号发射成功
与天宫二号实现交会对接
各项实验有序开展
中国航天迈进“空间站时代”
2018年2月2日
长征二号丁运载火箭将电磁监测试验卫星
“张衡一号”发射升空
使我国成为世界上少数拥有
在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一
2019年1月3日
嫦娥四号成功登陆月球背面
传回世界第一张
近距离拍摄的月球背影图像
伟大工程凝聚伟大力量
面对如此众多的令世界瞩目的成就
体现了一代代航天人
“四个特别”的攻关精神
他是任新民
他说:“我一生只干了航天这一件事”
他是黄纬禄
他说:“我要为原子弹插上翅膀”
他是屠守锷
他说:“人家能做到,我们也能做到”
他是孙家栋
他说:“国家需要,我就去做”
他们是广大默默无闻的航天工作者
为祖国夜以继日奋斗在一线岗位
正是因为有这些人
中国航天力量才能
从无到有、从小到大、从弱到强
展望未来征途
星海就在前方
“多少事,从来急;
天地转,光阴迫。
一万年太久,只争朝夕。”
祝福中国航天!
致敬!每一位航天人!
敬礼!中国飞天梦!
以“创新共享 开放合作”为主题的第八届中国电子信息博览会(CITE 2020)目前正在火热筹备中。作为亚洲规模最大的综合性电子信息行业博览会,中国电子信息博览会一直立足于中国深圳,致力于打造中国电子信息产业的风向标。
直击电子信息产业热点趋势,为业界充分展示智能时代电子信息产业最新发展成果与趋势,让观众在国际化一流电子信息领域展示平台上享受一场电子信息盛宴。CITE2020,让我们一起拭目以待!
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