出品：科普中國
製作：長征⑨號
監製：中國科學院計算機網絡信息中心
這兩年，中國人的新時尚是"垃圾分類"，回到50年前，1970年，中國人的新時尚是"看衛星"。
同一個姿勢—仰望星空（圖片來源於紀錄片《宇宙高歌東方紅》）
"看！那就是我們的東方紅！"（設計臺詞，圖片來源於紀錄片《宇宙高歌東方紅》）
自豪與激動都融在笑容裡（圖片來源於紀錄片《宇宙高歌東方紅》）
這一時尚的興起，要從1970年4月24日的晚上說起。
這是一個正式開啟了中國航天時代的夜晚。
當晚21時35分，中國第一顆人造衛星的"發射"口令下達。
遍佈全國的測控網開始陸續接收到火箭上的遙測信號，地面觀測站的工作人員一直在緊張地監聽著衛星。
通信線路中"跟蹤正常""信號正常"的報告不斷，運載火箭的運行很順利，如果那段熟悉的"東方紅"曲調傳來，就意味著衛星的發射成功。
終於，監聽系統中傳來了這來自太空的中國之聲。
圖片地面觀測人員興奮地宣佈：衛星與火箭三級成功分離！（圖片來源於紀錄片《宇宙高歌東方紅》）
21時48分，測控中心正式確認，星箭分離，衛星已成功入軌。消息傳到發射場，所有人都熱淚盈眶，就此，中國正式達成"兩彈一星"的輝煌成就！
21時50分，國家廣播事業局報告，收到"東方紅"樂曲，聲音洪亮。
22時，守候在電話機旁的周恩來總理聽到了羅舜初的報告：火箭一、二、三級工作正常，衛星與火箭正常分離，衛星入軌了。
總理聽聞，非常高興，當即向毛澤東主席報告這一喜訊。
隨後，總理坐上了去廣州的專機，參加由越南、老撾、柬埔寨參與的"三國四方"會議。翌日的會議上，他向與會的各國代表提前宣佈了這一重大喜訊，他說，"我獻來一個禮物，這個禮物就是，這天晚上，我們成功地發射了第一顆人造衛星上天"，在場領導人紛紛表達祝賀。
4月25日下午，新華社向全世界播報消息："1970年4月24日，中國成功地發射了第一顆人造衛星。衛星運行軌道距離地球最近439公里，最遠點2384公里。軌道平面與地球赤道平面的夾角為68.5度，繞地球一週114分鐘。衛星重173公斤，用20.009兆周（即兆赫茲）的頻率播送《東方紅》樂曲……"
《人民日報》也在4月26日頭版刊登這一重大消息，指出"這次衛星發射成功，是我國發展空間技術的一個良好開端"。
12載艱苦奮鬥，8億人民心所繫，5000年飛天夢圓。
新聞播報之後，全國都沉浸在一場空前的歡騰之中，從城市到鄉村，從首都到邊境，人們都在慶祝這一偉大成就。
人們爭相閱讀刊發衛星發射成功喜訊的報紙（圖片來源於紀錄片《宇宙高歌東方紅》）
地面測控組預報的地面觀星信息不斷地在廣播與報紙上更新，"看衛星"成為了一種新的時尚，人們在晴朗的夜晚走出家門，能看到在天空中劃過的光點：看哪，那是我們的星星，是我們的"東方紅"！
紅色圓圈內就是正在軌道運行的"東方紅一號"衛星（圖片來源於紀錄片《宇宙高歌東方紅》）
"東方紅一號"的成功發射也震驚了世界，廣大亞非拉國家領導人，世界各國共產黨領導人紛紛發來賀電，而西方國家也不得不重新審視我國的戰略地位。
"我們也要搞人造衛星！"
1970年東方紅一號的一飛沖天，背後是在當時艱苦環境下的果斷決策，是長達十二年的戰略佈局和苦心研製。
1957年10月4日，蘇聯將一顆直徑58釐米、質量83.6千克的小球，送入了一條近地點288千米，遠地點947千米的軌道上。
這顆名為"斯普特尼克1號"的人造地球衛星，是全世界第一個被送入近地軌道的人造物體。
塔斯社很快報道了這條消息，第一顆人造衛星的成功讓世界各國的科學家紛紛把目標聚焦到了太空。
首先追趕的是美國人，他們在倉促間準備了一顆人造衛星——"探測者1號"，並在1958年1月31日利用"朱諾一號"運載火箭將其送上了太空。但其質量僅有8.2千克，因此被當時的蘇聯領導人赫魯曉夫揶揄為"發射了一顆柚子"。
在美蘇先後成功發射人造衛星之後，中科院主管國防尖端科研任務的新技術局將人造衛星的研製任務定位為當年規劃發展的第一號任務，簡稱為"581任務"，錢學森任組長。
1958年5月17日，毛澤東主席在中共八大二次會議上發表了講話，提出"我們也要搞人造衛星！"出於一貫的幽默，他還補充道："我們要拋就拋兩萬千克的，也許要從較小的拋起，但像美國那樣只有雞蛋大的，我們不拋!"
就此，中國研製人造衛星的任務被提出。
兩個數字："581"和"651"
在東方紅一號的研製過程中，有兩個數字代號的任務/計劃值得銘記，那就是"581任務"和"651計劃"。它們一個開啟了人造衛星的預研工作，一個正式拉開了研製人造衛星的序幕。
在美蘇先後成功發射人造衛星之後，中科院主管國防尖端科研任務的新技術局將人造衛星的研製任務定位為當年規劃發展的第一號任務，簡稱為"581任務"，錢學森任組長。
"581任務"辦公室當年被稱為中科院地球物理物理所二部，因此趙九章（地球物理所所長）、衛一清（地球物理所黨委書記）自然成為任務組的兩名副組長。任務組的組員也是人才濟濟，可以說，全中國最頂尖的大腦，都集中在了衛星任務上。
值得一提的是，"581任務"辦公室，就是今天的中國科學院國家空間科學中心的前身。
受到毛主席1958年講話的鼓舞，"581任務"小組會同30餘個單位通力合作，於當年就開展了運載火箭與衛星的設計和火箭載荷的研製工作，取得了很多成果。
可是，對於當時的中國來說，將一顆衛星精準地投放到太空中的預定軌道，敏銳地捕捉到衛星的信號，精確地預測衛星的路徑，完整地捕獲衛星的參數，這些任務都是從未開展過的。而且更重要的是，投送人造衛星的運載火箭還完全沒有眉目。因此，圍繞地面空間環境模擬系統的預研、佈局和火箭研製這兩大工作，都刻不容緩。
大家都知道，航天工程需要頂尖的人類智慧和工業水平，但中國當時的情況有多艱難呢？
我們舉個例子。
人造衛星需要面對太空嚴苛的環境，因此需要在地面上構建一個合適的空間環境模擬系統，對"衛星能否在太空中正常運行"這一關鍵問題提供最明確、直觀的答案。
這是項重要的工作，但當時空間環境模擬試驗專業組的三位成員：黃本誠、鄒定容、張和福，都只是大學畢業生，而且專業幾乎全不對口——空間環境模擬系統的核心是真空與低溫技術，而黃本誠學的是鑄造、鄒定忠學的是土木，張和福學的是機械……但這，已經是我們能拿出的"頂配"了。
更糟糕的是，空間環境模擬系統是什麼，怎麼做，大家都沒有底。就連"581任務"核心骨幹趙九章、錢驥也只在美國刊物上看過一張照片。整個團隊不僅對測試設備的各項指標一無所知，連被測試的對象——人造衛星也只有"直徑不超過1米"的這一條線索。
這還僅僅是理論上的困難，更重要的來自外部——我國的工業基礎還很孱弱，又進入了經濟困難時期，條件都不好。而且此時外國對我國已經展開了技術封鎖，各種設計資料都不可能獲得，甚至連不鏽鋼都無法進口。後期為了裝配空間環境模擬系統，需要一個配備吊車的5米層高廠房，每小時需要100度電與3噸水，對於今天的中國來說，一家鄉鎮企業也能達到這個條件，但60年前的中國卻找不到滿足以上條件的總裝廠房。
這樣的困難不勝枚舉，但沒有人在困難面前退縮。
理論困難，就到圖書館、到工廠，在浩瀚的書海里進行調研、計算，和工人一起勞動，反覆論證、請教；製造困難，就數個單位通力協同，數年攻關；裝配困難，就找到廢棄廠房，自己搭屋頂，用蘆葦來糊牆壁，用借來的電線與水泵，自己改建廠房……
我們難以想象，這批頂尖的科學家、工程師、工人、戰士們，付出了怎樣的努力，但我們知道的是，"581任務"開啟六年後，1964年年底，決定能否造人造衛星的兩個難題——地面空間環境模擬系統和運載火箭，就全部得到了解決！
正式發射使用的長征一號運載火箭（圖片來源於紀錄片《宇宙高歌東方紅》）
在此基礎上，1964年12月，趙九章在三屆人大會議期間致信周恩來總理，提出可以把人造衛星列入國家計劃中。1965年1月，錢學森也向聶榮臻元帥提交了一份重新上馬人造衛星計劃的建議書。
1965年4月29日，在經過了多次座談調研後，國防科委提出1970年至1971年發射我國第一顆人造衛星的報告。1965年7月1日，這份方案的最終版本——由中科院副院長張勁夫組織多位專家制訂的《關於發展我國人造衛星工作的規劃方案建議》出現在了中央領導的案頭。同年8月2日，周恩來總理主持專委會議批准該建議，我國的人造衛星計劃再度上馬。由於這項工作在1965年1月提出，因此定名為"651計劃"。
正如前文所說，"651計劃"正式拉開了研製中國第一顆人造衛星的序幕。
十二個字，一個奇蹟
1965年10月20日，友誼賓館內召開了"651會議"。這場彙集了全國各科研院所、各個部門的重大會議開了足足42天，全面論證了我國第一顆人造衛星的方案，從衛星整體結構到微小的元器件，從太空的衛星發射器到地面的跟蹤站，從圖紙上的作業到產品的最終生產，涵蓋了數百個任務。包括國防科委、國防工辦、國家科委、總參、海軍、炮兵、一機部、四機部、七機部、通信兵部、郵電部、發射基地、軍事醫學科學院以及中國科學院有關研究所代表在內，前後幾百名專家白天開會晚上論證，最終拿出了一份15萬字，涵蓋27個專題的詳實方案。
後來，這個研製方案被凝練成12個字，就是"上得去、抓得住、聽得見、看得見"。
"上得去"，就是衛星能進入預定軌道；"抓得住"，就是衛星能夠被測控，軌道能夠被預測，經過全球各大城市的時間能夠預報；"聽得見"就是衛星能夠播放"東方紅"這一具有我國特色的歌曲，並被收音機收聽到，這個提議由衛星總體組的何正華提出，幾百名專家一致通過；"看得見"，就是衛星能夠用肉眼看到。方案建議在1970年發射第一顆人造衛星，爭取一次成功。
1966年1月，按照"651會議"部署，原"581"任務組撤銷重組，在後來形成了兩個班子："651"設計院和"701"工程處。前者在主要負責衛星的總體設計與研製，後者主要負責地面的測控網絡與衛星跟蹤系統的構建。同年4月，"651"設計院主持繪製的衛星設計圖與電路圖出圖，我國運載火箭任務也同步下達。
我國第一顆人造衛星與我國第一枚運載火箭的研製工作全面開始。
"上得去、抓得住、聽得見、看得見"這四個條件在今天看來比較簡單——微小衛星技術的快速發展讓我們能以一個不太高的價格發射一枚小衛星進入太空，甚至還有開源的衛星套件讓你能夠實現私人定製。但這在半個世紀前，對於我國剛剛起步的航天工業來說，無疑具有非常大的挑戰性。
我們舉兩個例子。
第一個，研製衛星的人才極度缺乏。怎麼解決呢？大膽啟用新人，加入衛星項目。
從組成上看，"東方紅一號"有7大系統——結構系統、溫控系統、能源系統、跟蹤系統、樂音播放與遙測系統、天線系統、簡化的姿控系統；從結構上看，"東方紅一號"衛星可以分為外殼、儀器艙以及承力筒三個部分，外殼是個72面體，上半球頂端安裝有一根40 cm長的超短波天線，腰帶上安裝有4根長達3米的短波拉桿天線，儀器艙內的帶著不少設備，包括"東方紅"樂音發生器、短波發射機、微波應答器、超短波信標機、銀鋅電池等等。
總之，衛星的研製是一項比較複雜的工作。儘管當時的中科院已經調集了一大批專家學者，但依然人手不足。因此，1967年7月，錢學森將一院總體設計部副主任，38歲的孫家棟調到衛星項目中。當然僅僅一位專家的力量還是有限的，於是錢學森與孫家棟又繼續從一院挑選得力干將，開具了一份18人名單：戚發軔、沈振金、韋德森、張福田、彭成榮、尹昌隆、朱福榮、孔祥才、王壯、楊長庚、王大禮、張榮遠、劉澤光、鄭忠琪、林殷定、魯力、王一方、洪玉林。
這18位年輕人後來被人們稱為"航天十八勇士"。做沒有做過的事情，開創我國航天曆史的"頭一遭"，確實需要很大的勇氣。
第二個，儘管我們能夠從收音機中聽到"東方紅"的聲音，但所謂"耳聽為虛，眼見為實"，沒有什麼比看到"東方紅一號"更能振奮人心。為了讓人們能用肉眼看到衛星，就需要衛星夠大夠亮。
這對衛星的設計和製造都提出了很大的挑戰。
綜合考慮衛星軌道、製造難度、光反射性能、衛星載荷等等因素，最後人們選定採用光亮的72面體鋁合金材質。衛星的72面體的設計具有接近球體的反射效果，同時也避免了複雜的曲面加工——只需要用72塊鋁合金面板鉚接即可。但即使是鉚接工作也相當的艱苦，在衛星初樣的製作過程中，沒有專用的鉚槍與固定工件的桁架，人們就用錘子與身體來代替，一個個地把鉚釘敲上去。
而為了儘可能方便觀測，衛星的鋁合金外殼要利用陽極化工藝實現表面光亮。鋁合金在濃硝酸的介質中，可以通過電解法在表面覆蓋一層緻密的氧化鋁薄膜，不僅可以防腐蝕，還十分光亮。然而濃硝酸為介質的陽極氧化法有十足的危險性，需要在防護嚴密的廠房內進行。在當時沒有廠房的條件下，攻關組選擇了"土法上馬"——搭起了一個木棚，地上挖兩個大坑，上面支起了三個鉛槽（鉛槽直接作為陰極）。當時還是嚴冬時節，為了維護反應溫度，人們在大坑內放上了柴火進行加熱——想象一下煮一鍋濃硝酸的樣子吧，大量的有毒氣體四溢。在缺少防毒面具的情況下，人們只得用溼毛巾捂住口鼻，幹一會兒就出去透透氣。就是在這樣極度艱苦的條件下，衛星外殼的陽極光亮氧化工藝取得了突破。
東方紅一號衛星外殼的鉚釘清晰可見，鋁合金表面覆蓋的氧化鋁薄膜也十分光亮
這還僅僅是兩個小例子。就是這些可愛的人們，克服重重困難，1970年3月5日，北京衛星製造廠開始組裝發射星，經過了長達半個月的嚴格裝配，兩顆衛星（東方紅一號和姊妹星"實踐一號"）均於3月21日出廠。
可以說，這是一個奇蹟。
這曲讚歌 永不消逝
1970年4月1日，經過了若干天的運輸，裝載衛星與火箭的軍列緩緩駛入酒泉衛星發射中心。
次日，周恩來總理再次召集參與"東方紅一號"發射任務的科學家代表，於當晚19時在人民大會堂聽取衛星準備工作彙報。總理聽得特別仔細、認真，在聽取火箭研製人員彙報彈道參數的時候，他還拿起紙筆進行現場驗算，在計算完之後，他突然提問："為什麼與設計的偏差了幾毫秒？"研製專家對總理的專注大為驚歎，進行了解釋，"這是由於小數點後四捨五入導致的。"
周總理還對衛星途經的國家與城市十分在意，叮囑大家一定要做好預報，做好，做準確。最後，還提出了"嚴肅認真、周到細緻、穩妥可靠、萬無一失"的十六字方針。直到現在，這十六字方針依然是我國航天部門開展科研生產活動的座右銘。
1970年4月24日，發射日。
當日凌晨，毛澤東主席批准了"東方紅一號"的當日晚21時的發射計劃。
由於中間排查還發現了幾個問題，反覆排查後解決後，經發射場致電周恩來總理，最終決定推遲到9點35分發射。
21時05分，"半小時準備"口令再次下達，所有人撤離發射區，進入掩體。
時間在一分一秒地過去。
21時34分，"一分鐘準備"口令下達。
衝刺時刻來了！
坐在主控室內的胡世祥，緊張地等待著這個時刻的到來。
他是點火按鈕的操作員，此時，他身上肩負著的，是幾千名科學家、工程師、技術工人以及幹部12年來的辛勤汗水，是全國8億人對於第一顆人造衛星的熱切期盼，是中華民族5000年來的飛天夢想。
21時35分，"發射"口令下達。
他微微顫抖，用盡了全身的力氣，按下了紅色的點火按鈕。
按下了紅色的點火按鈕（圖片來源於紀錄片《宇宙高歌東方紅》）
後面的故事，我們都知道了。
"東方紅一號"成功發射，成功入軌。它在太空中堅持運行了28天，最終因為電池電量耗盡，完成了它的歷史使命。
但截至稿件撰寫時，"東方紅一號"的遠地點依然在2000公里以上——它依舊無聲地在地球軌道上運行著。或許幾百年後，它也還會在太空中默默地保存著這段歷史。
抓拍2020年3月28日東方紅一號過境北京上空！（圖片來源於"我們的太空"抖音賬號）
天上的星仍在飛行，地上的事業早已不可同日而語。
此時此刻，在我國最新的衛星發射中心——文昌衛星發射中心的101發射工位上，我國最新的運載火箭，"長征五號乙"已經整裝待發。5米的直徑，50餘米高的身軀，800餘噸的起飛質量，讓"長征一號"這位老前輩顯得如此渺小。
而"長征五號乙"所承載的，則是我國最新研製的載人飛船，它的質量達到了20餘噸。偉人提出"拋一顆兩萬千克衛星"的夢想，穿越一甲子的時光，終將在此刻成為現實。
"東方紅"的樂曲依然乘著電波以光速前進，如今已達到了50光年外的宇宙空間。或許當我們的子孫後代遨遊星海的時候，還能聽到那段悠揚的曲聲。
那是寫給中國第一代航天人的讚歌，它將和著那些自力更生、艱苦奮鬥的精神一起，被人們銘記心中，永不消逝。
資料素材（按文獻類別，作者拼音先後）：
[1] 中國科學院國家空間科學中心.中國空間科學之路專題[EB/OL]
[2] 路甬祥等.中國航天技術發展史稿[M].濟南:山東教育出版社,2006.
[3] 邢繼發等.世界導彈與航天發動機大全[M].北京:軍事科學出版社,1999.
[4] 劉霖. "東方紅一號"的政治載荷[D].國防科學技術大學,2016.
[5] 趙洋. "東方紅一號"衛星科學技術與社會因素的互動[D].中國科學院研究生院（自然科學史研究所）,2006.
[6] 陳士祥."東方紅一號"衛星結構研製、總裝、測試關鍵技術的突破[J].航天器環境工程,2015,32(02):127-129.
[7] 黃本誠.航天器地面模擬試驗設備研製歷程的重要回顧——紀念"東方紅一號"衛星發射45週年[J].航天器環境工程,2015,32(02):120-126.
[8] 柳志卿."東方紅"衛星上天不為人知的故事[J].文史博覽,2010(03):20-22.
[9] 戚發軔."東方紅一號"衛星研製始末及對後來航天工作者的啟示[J].航天器環境工程,2015,32(02):115-119.
[10] 戚發軔.毛澤東與東方紅衛星[J].中國航天,2000(04):4-5.
[11] 五軒.輝煌的起點:東方紅一號衛星橫空出世[J].軍工文化,2018,Z1:116-117.
[12] 徐忠.周恩來與"東方紅一號"衛星秘事[J].紅巖春秋,2016(08):63-67.
[13] 中國人民解放軍第廿訓練基地攝製 《宇宙高歌東方紅》
文章僅代表作者觀點，不代表中國科普博覽立場
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