基本介紹
- 中文名稱：東方紅一號衛星
- 館藏地點：北京市海淀區復興路9號
- 所屬年代：近現代
- 所屬博物館：中國人民革命軍事博物館
- 所屬地區：北京
發展沿革,研發背景,計畫批准,研製,發射成功,遨遊太空,技術特點,觀測裙,設計技術,設計外形,樂音播放,基本數據,設備系統,衛星數據,飛行參數,總體評價,國際反應,國內技術,模型展覽,
發展沿革
研發背景
1957年10月4日，世界上第一個人造地球衛星由蘇聯發射成功。隨後美國、法國、日本相繼發射人造衛星。
1958年5月17日，毛澤東在中國共產黨第八次全國代表大會第二次會議提出：“蘇聯人造衛星上天，我們也要搞人造衛星，我們也要搞一點，要搞就搞得大一點。”
1964年，中國相繼成功發射了第一枚彈道式飛彈、爆炸了第一顆核子彈。一系列進展為發展人造衛星奠定了基礎，衛星計畫被重新提上議事日程。
1965年1月8日，錢學森建議中國暫停研製的人造地球衛星應該重新上馬並列入國家任務，並得到了聶榮臻副總理的贊同。同年5月，周恩來總理指示中國科學院拿出第 一顆人造衛星的具體方案。負責衛星總體組的錢驥帶領年輕的科技工作者很快便拿出了初步方案。該方案由錢驥等直接向周恩來總理作了匯報。
計畫批准
1965年7月，在周恩來總理主持的中央專委會議上原則批准了中國科學院《關於發展中國人造衛星工作規劃方案建議》，確定將人造衛星研製列為國家尖端技術發展的一項重大任務，還確定整個衛星工程由國防科委負責組織協調，衛星本體和地面檢測系統由中國科學院負責，運載火箭由七機部負責，衛星發射場由國防科委試驗基地負責建設。因為是1965年1月份正式提出建議（即錢學森的建議時間），國家就將人造地球衛星工程的代號定名為“651”任務。這樣，中國的人造地球衛星事業從多年的學術和技術準備，轉入有計畫、有步驟地開展工程研製的時期。
研製
1965年9月，在中國運載火箭技術取得一定進展的情況下，中國科學院開始組建了由趙九章任院長、代號叫“651”的衛星設計院（公開名稱為“科學儀器設計院”），並把中國第一顆衛星命名為東方紅一號。從此，中國人造地球衛星研製工作正式開始。
1965年10月20日至11月30日，召開了中國第一顆人造地球衛星總體方案論證會，最後確定東方紅一號衛星屬於科學探測性質。東方紅一號的發射時間定在1970年，成功的標誌，即第一顆人造地球衛星的總體要求是：“上得去，抓得住，聽得到，看得見”。所謂“上得去”就是首先要保證衛星飛上天；“抓得住”就是衛星上天以後地面設備能對衛星實施測控；“聽得到”就是衛星要播送音樂，且可被地面接收和聽到；“看得見”就是衛星在軌飛行時能讓地面上的人用肉眼直接看得見，以便鼓舞人心。
1967年初，中央正式確定中國第一顆人造地球衛星播送《東方紅》樂曲，以便讓全世界人民都能聽到中國衛星的聲音。
1967年底，中央最後審定了中國第1顆人造地球衛星的方案，規定該衛星不小於150千克（最終確定為173千克），用長征一號運載火箭發射，並正式命名為東方紅一號。該衛星上天后要“上得去、抓得住、測得準、看得見、聽得到”。為此，後來想了不少辦法，攻克了不少技術難關。
發射成功
1970年4月1日，裝載著2顆東方紅一號衛星和1枚長征一號運載火箭的專列抵達中國酒泉衛星發射場。4月2日下午，周恩來在人民大會堂聽取即將發射的中國第一顆人造衛星及其運載火箭情況的匯報。4月24日凌晨，毛澤東主席批准實施發射。
酒泉的“東方紅一號”衛星發射塔架
酒泉的“東方紅一號”衛星發射塔架1970年4月24日21時35分，中國第一顆人造地球衛星東方紅一號在長征一號運載火箭從甘肅酒泉衛星發射場發射，21時48分進入預定軌道。
遨遊太空
因為化學電池壽命有限，所以東方紅一號設計的工作壽命只有20天，但它實際在太空中工作了28天，至同年5月14日停止發射信號，與地面失去了聯繫。在運行期間，衛星把遙測參數和各種太空探測資料傳回地面。
由於東方紅一號衛星的近地點高度較高，因此東方紅一號衛星至今仍在軌道上。觀測表明，到2009年2月，東方紅一號還運行在近地點430千米、遠地點2075千米的軌道上。
技術特點
觀測裙
東方紅一號衛星直徑只有1米，為了使地面“看得見”，技術人員把衛星外形設計成由72面體組成的一個球體，目的之一是使衛星在軌運行時能閃光，因為該衛星是採用自旋穩定方式穩定，所以當它轉起來以後，由於角度不同，就會產生一閃一閃的效果，這樣在地面就比較容易觀測。但研究表明，由於衛星太小，即使這樣，在天氣不好時仍看不見衛星，因為實際上衛星本體的亮度只有六等星左右。所以，技術人員集思廣益又想出一個新辦法：把第3級固體火箭的“外衣”由錐形的“裙”變成球狀的“體”，通過第3級固體火箭的旋轉運動和觀察體結構自身的伸展運動，最終成為4米直徑的球檯。換句話說就是，為了在地球上用肉眼看見衛星，在末級火箭上加上“觀測裙”，使末級火箭的亮度提高為2—3等星，從而便於人們觀看。
給人造衛星加“圍裙”
給人造衛星加“圍裙”具體做法是：
做一個布的大氣球（或叫“圍裙”）把第3級火箭包上，發射的時候先不把它放開，等上天以後再吹大，讓它能撐開漲到3米或者更大一點；同時，這個布氣球外頭也鍍上鋁，大面積反射太陽光，那樣的話視覺效果就比1米大得多，大大提高了觀測亮度，因而就能看見了。不過用肉眼看到的是氣球，或稱帶著“圍裙”的末級火箭，而不是衛星本身。氣球起引導作用，看見氣球之後，由於第3級火箭是跟衛星一塊入軌的，與衛星一前一後，速度軌道差不多，前後距離並不遠，所以在其附近很容易就找到東方紅一號衛星了。在東方紅一號上天后，遵照周恩來總理的要求，中國對東方紅一號衛星飛經各國首都上空的時間進行了預報，以便各國觀測，因而在當時引起許多國家的強烈反響。
設計技術
東方紅一號衛星的上天，使中國成為繼蘇聯、美國、法國和日本之後，第5個完全依靠自己的力量成功發射衛星的國家。該星不僅全部達到了設計要求，而且質量比前4個國家發射的第1顆衛星質量總和還要超出29.8千克（美國的第1顆衛星只有8.2千克）。同時，在衛星的跟蹤手段、信號傳輸形式和星上溫控系統等技術領域，也都超過了上述國家第1顆衛星的水平。由於能源系統的保證，東方紅一號衛星上的各種科學儀器實際工作時間遠遠超過了設計額定要求，取得了大量的工程遙測參數，為後來的衛星設計和研製工作提供了重要依據。
設計外形
該衛星外形為近擬球體的72面體，直徑約1米，質量為173千克，採用自旋姿態穩定方式，轉速為120轉/分，利用太陽角計和紅外地平儀測定姿態。
東方紅一號採用近擬球體的72面體設計外形主要有以下考慮：
一是可使衛星有較大的結構利用空間；二是在平面上貼上太陽電池片比在曲面上貼上更方便可靠；三是由於衛星採用自旋穩定方式，即衛星自旋軸相對於太陽的取向是不斷變化的，在72面球體上貼上太陽電池片可便於太陽電池片在不同徑向的面上適當地均勻布設，使任何時刻太陽電池的總輸出變化很小，這對整星能源系統的設計很有利（雖然後來因衛星任務和技術方案有所變化，東方紅一號上最終未貼上太陽電池片，而採用所攜帶的銀鋅電池供電，但結構設計未改動。另外，在與東方紅一號相同外形的中國第2顆人造衛星——實踐一號上成功地使用了這一設計方案，壽命超過8年）；四是採用球形設計，可使衛星飛行時的彈道截面基本不變，所以不用在星上安裝探測儀器，就能用衛星的測軌跟蹤數據反演推算衛星飛經高度的大氣密度值及其變化，從而多得到一些科學數據。
樂音播放
對於如何產生《東方紅》樂音，曾提出過幾種方案，經比較決定，採用可靠性高、工作壽命長、消耗功率小、樂音悅耳嘹亮的電子音樂。對於如何傳送《東方紅》樂音，也曾提出過3種方案，最後經研究決定，採用1台發射機交替傳送《東方紅》樂音。
東方紅一號衛星樂音裝置
東方紅一號衛星樂音裝置不過，要讓普通收音機直接收聽到東方紅一號衛星播發的《東方紅》樂音，需在衛星上安裝大功率發射機，但那將使衛星的重量超過1噸，這對於當時中國火箭的運載能力來說是不可行的。為此，採用先由大型地面站接收，再通過廣播電台轉播的辦法來實現。所以，在衛星發射上去後，全國人民聽到的《東方紅》樂音都是經廣播電台轉播的衛星信號。設計人員曾打算在東方紅一號衛星上鑲滿毛澤東像章，但後來在周恩來總理的指示下，為了減輕衛星質量這些像章沒有一起升空。
由於當時正處於“文化大革命”的動亂中，播送《東方紅》樂音不僅是科研任務，也成了責任重大的政治任務。如果衛星上天后，樂音變調或不響，則無疑是重大的政治問題，研製者有可能被抓起來坐牢。在沉重的思想負擔和精神壓力下，衛星總體組組長何正華和樂音裝置的主要設計者劉承熙冒著政治風險，開始了他們技術上的探索，解決了樂音錯亂和樂音變調等一系列問題。《東方紅》樂音最後採用電子線路產生模擬鋁板琴聲奏出。樂音裝置的第一批正樣產品是1968年上半年在重慶一家工廠生產的，由於當時生產秩序極不正常，產品中許多元件出現虛焊現象。最後上天的產品是由上海科學儀器廠重新生產的。
例如，在進行衛星蒙皮陽極化電拋光工序時，沒有房子就在露天下進行；沒有容器就鑄造了三個大鋁槽，在雪地里挖個坑，把鋁槽架在上面用木柴燒。就是在這樣的條件下，開展了陽極化電拋光試驗。經過了兩個月時間、上百次試驗，終於使蒙皮的輻射率和吸收率達到了規定的技術指標。
基本數據
設備系統
東方紅一號的具體任務是測量衛星本身的工作參數；探測空間環境參數；為中國奠定衛星軌道測量和無線電遙測技術基礎。為了實現上述目標和達到這些要求，經專家們多次論證，最後確定東方紅一號由結構、溫控、能源、《東方紅》樂音裝置和短波遙測、跟蹤、天線、姿態測量7個分系統組成。
衛星上的儀器艙裝有電源、測軌用的雷達應答機、雷達信標機、遙測裝置、電子樂音發聲器和發射機、科學試驗儀器等。
衛星數據
衛星質量 | 173公斤 |
衛星外形 | 直徑1米的球形72面體 |
近地點 | 439千米 |
遠地點 | 2384千米 |
傾角 | 68.44度 |
周期 | 114分鐘 |
（表格資料來源：）
飛行參數
緯度 | 南緯53.77度（53.77°W） |  2014年4月24日15：30：00實時動態及坐標圖 |
經度 | 東經34.88度（34.88°E） | |
速度 | 7.76KM/s | |
高度 | 623.63KM |
（表格資料來源：）
總體評價
國際反應
“東方紅一號”衛星的發射成功使中國成為世界上繼蘇聯、美國、法國和日本之後第五個完全依靠自己的力量成功發射人造衛星的國家。遺憾的是由於第二級火箭控制系統的程式配電器中途發生故障，發射失敗了。中國發射衛星先於日本幾個月，只有眼睜睜看著日本不緊不慢地發射成功了。雖然它比蘇聯發射第一顆人造衛星“斯普特尼克一號”晚了13年，但是它的質量超過了前四個國家第一顆衛星質量的總和。從此中國正式加入了“太空俱樂部”時代。
東方紅一號衛星，反映著當時中國的經濟、科技、社會和軍事能力發展水平，是國家綜合國力的重要標誌，是影響國際關係格局的重要因素，是促進經濟和科技進步的重要手段，對於增強民族自豪感和凝聚力具有重要作用。東方紅一號衛星上天，在許多國家引起了強烈反響，國外紛紛發表評論指出，這顆衛星發射成功，“體現了中國一直在依靠自己的力量為人類的幸福和進步進行宇宙開發”，“表明中國的科學技術和工業進步達到新高度”，“是中國科學技術和工藝方面取得的突出成就”，“中國掌握了先進火箭技術和製造出大型火箭的技能”。
東方紅一號衛星是全國各族人民在中國共產黨領導下艱苦奮鬥的結晶，是中國工人階級、解放軍、知識分子的傑出貢獻。之所以能在較短時間內取得如此輝煌的成就，主要歸功於黨中央和老一輩無產階級革命家，毛澤東、周恩來、鄧小平、葉劍英、李先念、聶榮臻等老一輩無產階級革命家和世間的局勢，對衛星事業自始至終都傾注了大量的心血。“嚴肅認真，一絲不苟，穩妥可靠，萬無一失”等指示，已成為航天科技工作者的座右銘。
東方紅一號衛星文化是“兩彈一星”精神和航天精神的體現。在東方紅一號衛星的研製過程中，中國依靠自己的力量，全國大協作，建立起了一個比較完善和健全的航天科學技術研究、設計、試驗、製造及質量保障和管理體系，鍛鍊和造就了一支又紅又專、技術水平高、能打硬仗、善於攻關、專業配套、老中青相結合的航天技術隊伍。歷史會記住錢學森、趙九章、郭永懷、錢驥、陳芳允、楊嘉墀、王大珩、王希季、任新民、孫家棟等“兩彈一星”元勛對中國第一顆人造衛星的傑出貢獻。
國內技術
東方紅一號衛星，在跟蹤手段、信號傳輸形式和星上溫控系統等技術方面，均超過了蘇美等國首顆衛星的水平。
東方紅一號衛星的成功發射是中國航天史上的一座豐碑，同時也積累了非常寶貴的經驗：中國的社會主義制度具有集中力量辦大事的優勢；航天事業的發展可以帶動了中國科技水平的整體躍升；切合實際制定科學合理的方案能使我們的努力能夠成功；不等條件，創造條件，立足自己，自主創新，一定能開闢高科技的新天地。
發射人造地球衛星是一項非常複雜的系統工程，它包括研製運載火箭、建設發射場、研製衛星本體和衛星所攜帶的科學儀器、建立地面觀測網等，其每一部分都是高新技術的綜合套用和集智創新。東方紅一號衛星就是在攻克了結構系統、熱控系統和能源系統、樂音裝置及短波遙測系統、跟蹤系統、天線系統和科學探測系統等一系列技術難關的基礎上研製成功的。從1965年衛星工程研製任務列入國家計畫並明確爭取在1970年左右發射之後，中國在成功地研製了東方紅一號衛星、長征一號火箭的同時，還於1970年建成了酒泉衛星發射中心和測控網。
第1顆衛星成功升空運行的實踐證明，這些系統技術性能可靠，不僅出色地完成了當時預定的任務，而且為中國航天事業後來的發展奠定了紮實的基礎和提供了寶貴的經驗。所以，它的發射成功，在中國航天史上具有劃時代的意義。
展出的東方紅一號衛星備份星