壽命只有20天但已遨遊太空50年它的名字叫“東方紅一號”(下)

“四項要求”

隨著衛星設計方案的不斷的修改與深入,東方紅一號的重量已經從最初設計的150公斤增加到173公斤,重量已經遠遠超過了蘇、美、法、日四個國家發射的第一顆衛星重量的總和,這個難度可想而知。不僅如此,由於當時政治環境的影響,東方紅一號衛星還必須要達到國家提出的四項技術要求,專家們形象的稱之為“上得去 抓得住 聽得到 看得見”。

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東方紅一號衛星

“上得去”顧名思義,就是衛星必須要飛到天上去,要進入預定的軌道,這對運載火箭的推進能力是一個巨大的挑戰。專家們經過研究與改進,創造性的提出了一個“兩結合”方案,就是用中遠程導彈作為第一級和第二級,利用探空火箭技術研製第三級,通過這三級的連續傳遞,將衛星送入預定軌道,這種導彈技術和探空火箭技術的結合就組成了著名的長征一號運載火箭,這一方案最終得到了批准,由任新民院士帶隊負責技術攻關。

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長征一號火箭發射升空時的畫面

第二個焦點是“抓得住”,如何在地面牢牢“抓住”在太空中的衛星。放過風箏的人都知道,風箏一旦脫離了線繩就會飛走,衛星也是一樣,我們需要的是科學試驗的數據,如果衛星失去與地面的聯絡,那即便是送上去再先進的衛星也沒有用處。科學家們經過反覆的論證,在推翻幾次方案之後決定進行一次冒險的嘗試,就是利用“多普勒效應”解決“抓的住”的問題,簡而言述就是接收衛星的無線電波的變化曲線測算衛星的飛行速度與高度,我們現在說起來似乎十分的容易,但是對於當時科學家們來說,謎一樣的計算方程式才是終極的挑戰。所謂“日有所思 夜有所夢”,正當專家們一籌莫展的時候,一絲靈感在劉易成教授的腦海裡閃現出來(睡夢中的靈感),並以此破解了衛星運行速度與地面距離之間的算法。在後續的模擬試驗中,負責計算機程序編制的張綺霞(新中國第一位女程序員)經過一番運算後,察覺出這個模型似乎有一點問題,經過保密討論(張綺霞並不知道模型算法的真正用途),原來是推導的過程中忽略了一個問題,完善後的方程終於實現了“抓得住”的要求。

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東方紅一號模擬畫面​

解決了這兩項技術難題,接下來就是“聽得到”和“看得見”了。由於特殊時期的外部環境,讓衛星播放東方紅樂曲是高度的政治要求,這讓負責解決“聽得到”難題的研究小組面臨著前所未有的壓力。在專家們提出的兩個方案中,第一個方案是用錄音機播放磁帶,但是由於耗電的原因很快被否決;第二種方案就是利用電子樂音模擬東方紅樂曲,計劃讓樂音裝置在40秒播送樂曲的前8個小節,用剩下的20秒進行遙測信號的傳遞。當大家滿懷期待的按下樂音裝置開關的時候,等待他們的不是歡呼的場面,而是一身冷汗!因為裝置裡邊傳出的聲音,變調了!在當時的環境下,東方紅樂曲變調將會帶來什麼樣的政治後果不言而喻。經過專家們研究分析,決定聘請專業人士解決這個問題,在國光口琴廠老師傅的建議下,在原有樂音中加入了諧波,這一問題得到了圓滿的解決。

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東方紅一號上的音樂盒

這邊的樂音問題剛解決,中央又來了新的指令,要求地面上所有型號的收音機都可以聽到衛星中的東方紅樂曲!專家們經過計算如果想要達到這一要求,發射頻率的衛星的重量將會超過1000公斤,這顯然是無法實現的。又經過多輪的反覆研討,專家們決定採用“接力棒”的方式,就是地面的中央人民廣播電臺接收衛星信號,然後進行轉播,這一方案也最終得到了批准。

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科研人員正在裝配音樂盒

四項技術要求解決了三項,還有最後一道難關——“看得見”。為什麼要“看得見”呢?前邊提到了我們要注意當時的政治環境和政治影響,我們的第一個衛星發生成功,要讓全世界人民都知道。此時的錢學森院士正帶領研製人員苦苦尋找著用肉眼看到衛星的辦法,因為想要肉眼看到一個直徑1米、相當於七等星亮度的太空物體,是十分困難的,天文學家得出的結論是天上星星那麼多,即便是能看見也不一定能找到。專家們充分發揮了“科技源自生活”這一理念的作用,從摺疊傘的原理中收到啟發,在運載火箭的第三級增加了一個可以撐開的觀測體,當衛星與火箭分離後,第三級火箭上亮度極高的“觀測體”順勢撐開,用肉眼可以觀察,觀察體前面那個小的亮點,就是東方紅一號了,中國人用自己的智慧,設計了“先找到 在看見”這樣一條路。

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科研人員正在加緊組裝東方紅一號衛星

至此為止,四大“天王”要求,全部被“拿下”!

萬事俱備 只待發射

1970年,在東方紅一號衛星的研製逐漸進入尾聲時,國際上關於衛星的消息引起了專家們的密切關注。首先是法國人的衛星溫度沒調好,凍死了;日本人的第一顆人造地球衛星在繞了地球六圈後(好像還不如香飄飄奶茶),溫度太高熱死了……這就是衛星需要關注的另外一個問題,向陽的一面吸收太陽的熱量溫度高達100多攝氏度,背陽的一面溫度則驟降到零下100多攝氏度,這種忽冷忽熱的變化讓衛星時刻面臨失效的危險,如何讓衛星在太空中保持正常的溫度,成為了世界公認的難題。

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等待長征一號到來的發射塔架

負責技術攻關的閔桂榮院士和他的團隊, 經過反覆的計算和試驗,研製出了一套完整的衛星溫控系統,並創造性的利用樂音和其他設備的餘熱,來實現“零耗電”使溫控系統工作的方案,至此,在克服了重重困難之後,東方紅一號衛星的技術問題都已經得到了解決,具備發射的條件。

現在,是時候了!

1970年2月,衛星和運載火箭按照計劃被運往酒泉發射基地,作為國家的最高機密和當時的最高任務,為了保證發射基地和測控站通訊保障的絕對安全(為防止長途電話先被破壞),每個電線杆下邊都安排了民兵站崗。為了這項承載著無數人夢想的工程,中央幾乎調動了全國的力量,經過4天4夜的秘密旅程,東方紅一號衛星和長征一號運載火箭順利抵達酒泉發射場。

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發射前的誓師動員大會

1970年4月24日,東方紅一號進入發射前8小時倒計時,技術人員在進行發射測試的時候,忽然觀察到多普勒測控信號不穩定,此時此刻的緊張程度令人窒息,必須要馬上找到干擾源!四月的西北還是寒風凜冽,技術人員們爬發射架,經過一系列的摸排,終於在衛星與火箭的連接處的一個溫控儀器找到了根源,經過處理後一切整張,大家虛驚一場。

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準備發射的長征一號運載火箭

天上的烏雲慢慢散去,當歷史的時針走向1970年4月24日夜裡21時35分,隨著長征一號運載火箭發出地動山搖的轟鳴,東方紅一號衛星飛向了廣闊無垠的太空!期盼嫦娥仙子千年的中國兒女,終於用自己的智慧與汗水推開了通向太空的大門,中國成為了繼蘇,美,法,日後,世界上第五個能獨立研製和發射衛星的國家。東方紅一號在軌運行了24天,順利通過了太空極端環境的考驗,圓滿完成了國家提出的四項技術要求任務。

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與此同時,中國衛星更創造了人類航天史上的新記錄:運載火箭首發!衛星首顆!首次、首發、首顆就成功,一擊即中!東方紅一號衛星的成功發射,是20世紀震撼世界的重大事件,值得我們每一位中國人驕傲,它宣告著一個東方航天大國的崛起,東方紅一號衛星也與核彈(原子彈+氫彈)、導彈一起,被譽為“兩彈一星”,成為中華民族科技強國戰略的重要標誌,永遠載入了中華民族偉大復興的史冊。


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