1970年4月25日下午6點，新華社向全世界宣佈：
1970年4月24日，中國成功發射了第一顆人造地球衛星。衛星運行軌道的近地點高度439公里，遠地點高度2384公里，軌道平面與地球赤道平面夾角68.5度，繞地球一圈114分鐘。衛星重173公斤，用20.009兆周的頻率播放《東方紅》樂曲。
這顆人造衛星，便是“東方紅一號”。它的成功發射，拓開了中國航天史的新紀元，從此我國成了繼蘇聯、美國、法國、日本之後第五個完全依靠自己力量成功發射人造衛星的國家。
圖1 觀看“東方紅一號”衛星
圖1是1970年4月25日晚上，北京針織總廠的工人在爭相觀看經過天安門上空的“東方紅一號”衛星，興奮、喜悅洋溢在她們臉上。
中華民族能送衛星上天的日子一晃已經整整50年了。
一、任務：從“581”到“651”
1957年10月4日，蘇聯成功發射了世界上第一顆人造地球衛星“斯普特尼克一號”（俄語“伴侶一號”）。就在當月，中科院副院長竺可楨、力學所所長錢學森、地球物理所所長趙九章建議開展我國的衛星研製工作。與此同時，應蘇聯科學院要求，中國科學院在北京、上海等地籌建了一些對該衛星的觀測臺站。
蘇聯人造衛星上天，對正處於冷戰格局的東西方陣營產生了影響。1957年11月，毛澤東主席第二次訪問蘇聯，在對留蘇學生的講話中，他以蘇聯發射的兩顆人造衛星（11月3日，蘇聯成功發射了“伴侶二號”）為例談到國際形勢，認為是“東風壓倒西風”。1958年5月17日，毛澤東主席在黨的八大二次全會上表態：“蘇聯人造衛星上天，我們也要搞人造衛星！”就這樣，我國的人造衛星計劃正式提上日程。
很快，主管科技工作的副總理聶榮臻（1958年10月兼任國防科委主任）召集了中科院和國防部五院有關專家擬定人造衛星規劃方案。7月，規劃方案和分工擬定完成：（1）衛星研製分三步走，第一步發射探空火箭，第二步發射小衛星，第三步發射大衛星。（2）分工上，運載火箭以國防部五院為主，探空頭、衛星頭和觀測工作以科學院為主。
1958年8月，中科院把衛星研製作為頭等重要任務，故以代號“581”稱之。同時成立了“581”任務領導小組，組長錢學森，副組長趙九章、衛一清（時任地球物理所黨委書記）。為了推進“581”任務，中科院成立了三個設計院：第一設計院負責衛星總體設計與運載火箭的研製，郭永懷、楊南生任正副院長，原設在力學所，11月遷往上海，對外稱“中科院上海機電設計院”；第二設計院負責控制系統的研製，設在自動化所，陸元九等為技術領導；第三設計院負責探空儀器與空間物理研究，設在地球物理所，趙九章、錢驥為技術負責人。那時 “581”任務確立的目標是：“苦戰三年（1958-1960），實現上天”。
當年10月16日，中科院派出了以趙九章為團長的“高空大氣物理訪蘇代表團”赴蘇聯考察（圖2），為期73天。考察的目的主要是就衛星技術向蘇聯“老大哥”學習，但當時中蘇關係已經緊張，技術合作、援助無從談起，但是通過對蘇聯工業技術的考察以及兩國國情對比，代表團認識到就當時我國的國力而言，發射人造衛星為時尚早，建議將力量轉移到探空火箭上來。加上當時國家財政面臨的困難局面，1959年1月，鄧小平給出了明確指示：“衛星明後年不放，與國力不相稱。衛星還要搞，但是要推後一點”。
圖2 訪蘇代表團（右一趙九章、右二錢驥、右三衛一清、左一楊嘉墀）
探空火箭的研製任務由“上海機電設計院”實施，由之前任上海交通大學工程力學系副主任的王希季（圖3）擔任總工程師，王希季剛上任時只有37歲。新的目標方案是研製一枚直徑0.45米、長10.3米、飛行高度60公里左右的探空火箭，代號為“T-7”。為了試驗，先要研製一枚較小的模型火箭“T-7M”，直徑0.25米、長5.4米、飛行高度8-10公里。這是一種由液體燃料主火箭和固體燃料助推器串連起來的兩級無控制火箭。在沒有現成資料的情況下，王希季帶著一群平均年齡不到24歲的年輕人在幾個月時間內完成了任務，困難可想而知。發射場選在了上海南匯縣老港鎮臨近東海的一塊平坦海灘上，條件異常簡陋：發電站用蘆蓆圍成，上面蓋一塊油布篷；用自行車打氣筒作加註推進劑的壓力源；用手轉動天線跟蹤火箭等。
圖3 就讀西南聯合大學時的王希季
1960年2月19日下午4點47分，“T-7M”火箭沿著發射導軌騰空而起、直衝雲天，飛行高度達4-5公里。現在看來這不起眼的一小步，卻是我國航天運載火箭史上的一大步。5月28日，當毛澤東主席在上海新技術展覽會上看到“T-7M”火箭時（圖4），問這種火箭能飛多高，當得到“8公里”的回答後，他鼓勵說：“8公里那也了不起，應該8公里、20公里、200公里地搞上去！”
圖4 毛澤東主席參觀我國第一枚探空火箭“T-7M”
1964年6月29日，我國自主研製的射程達1000公里的第一枚中近程地對地導彈“東風二號”發射成功。10月24日，趙九章、錢驥等受邀赴酒泉參觀同批次最後一枚“東風二號”發射試驗，深受鼓舞，感到我國發射人造衛星的基本條件已經具備。12月27日，趙九章在參加全國人大三屆一次會議期間，當面向周恩來總理呈送了一份關於儘快規劃人造衛星的建議書。1965年1月6日，趙九章與中科院自動化所所長呂強聯名向中科院提交了一份報告，建議儘快開展人造衛星的研製工作。巧合的是，隔了一天——1月8日，錢學森向國防科委提交了一份報告，建議國防科委儘早制訂人造衛星的研製計劃。
兩份建議報告很快匯合，1965年4月29日，國防科委經過統籌，形成了《關於研製發射人造衛星的方案報告》，正式上報中央，其中任務分工為：衛星本體由中科院負責研製；運載火箭由七機部負責研製；地面觀測、跟蹤、遙控系統以四機部為主，中科院配合。預期目標是在1970-1971年發射我國第一顆人造衛星。5月，報告已中央批准，衛星研製任務正式啟動，為了保密需要，以周恩來總理批示趙九章建議書上的時間——1965年1月取名，稱為“651”任務。
二、從“42天會議”到空間技術研究院
1965年7月1日，中科院向中央呈報了《關於發展我國人造衛星工作的規劃方案建議》。8月，中央原則上批准了此方案。當月，中科院成立了衛星工程的領導小組、總體設計組和辦公室，其中總體設計組11人，趙九章任組長、郭永懷、王大珩為副組長，並決定由總體組草擬衛星的總體設計方案。
1965年10月20日-11月30日，中科院受國防科委的委託，在北京友誼賓館召開了我國第一顆人造衛星總體方案論證會，與會人員有來自國防科委、國防工辦、國家科委、總參、一機部、四機部、七機部、中科院及相關院所等單位的120人。這次會議時間之長，與會者令終生難忘，時任總體設計組成員的潘厚任後來回憶說：“一開始沒想到會開那麼長，也沒定結束時間，白天開會，晚上計算、論證，一直開了42天，這是我開過的最長的一次會議。”
經過細緻論證，會議擬定了衛星總體方案、本體方案、運載工具方案和地面觀測系統方案4份文件初稿以及27個專題論證材料，共計15萬字。這些材料經進一步完善、修訂後，成了我國第一顆人造衛星技術方案的基礎。
正是在這次會議上，與會人員採納了總體組何正年的建議，將我國第一顆人造衛星命名為“東方紅一號”，同時在太空播放“東方紅”樂曲。為什麼要選這首曲子？首先因為這首曲子“極富中國特色”（現在看來主要是時代特徵）；其次蘇聯的“斯普特尼克一號”內置兩臺無線電發報機，不斷向地球發回“滴-滴-滴”這樣的間斷信號。如果衛星播放“東方紅”這樣的連續樂曲，顯然是“技高一籌”。
如果要概括這次會議上“東方紅一號”發射的總目標，就是“上得去、抓得住、看得到、聽得見”。“上得去”是指火箭能順利升空並進入預定軌道；“抓得住”是說地面跟蹤、測量系統能隨時掌握衛星的運行狀況；“看得到”是指地面上可以肉眼觀測到；“聽得見”是說地面能接收到衛星發射的無線電信號。這四項目標中，前兩項屬於常規要求，後兩項可以算是政治任務，這對科研人員提出了極大挑戰，後面我們會再談到。
1966年1月，中科院衛星設計院正式成立，代號“651設計院”，趙九章、錢驥分別為正副院長。設計院不但要完成研製衛星本體的任務，還要組織、協調分系統的設計、研製工作。按照42天會議的部署，衛星地面觀測系統以四機部為主、中科院參加。1966年3月，國防科委基於中科院電子學研究所陳芳允（圖5）提交的一份關於衛星地面觀測系統方案及分工建議的報告，改由中科院負責衛星地面觀測系統的規劃、設計、建設和管理工作。為此，中科院在當年5月成立了701工程處，陳芳允為技術負責人。
圖5 青年時期的陳芳允
在極其困難的環境下，中科院“651設計院”與全國各協作單位通力合作，到1968年初已基本完成“東方紅一號”初樣星的研製，地面觀測系統的建設也初具規模，並培養、鍛鍊了一批相關人才隊伍。
1967年9月，聶榮臻向中央呈報了《關於國防科研體制調整改組方案》。10月毛澤東主席批示同意。就這樣，1968年2月，中科院“651設計院”及其餘衛星相關研製單位全部移交國防科委，併入新成立的“空間技術研究院”，人員、儀器和建築總體佔後者的3/4。
三、衛星上天
1968年2月20日，空間技術研究院正式成立，錢學森任首任院長。在空間技術研究院籌備期間，錢學森已經向聶榮臻推薦了孫家棟（圖6），由他負責衛星的總體設計。孫家棟那時不到40歲，之前擔任七機部一院導彈總體設計室的主任。錢學森是其老領導，這次找到孫家棟算是知人善任，這樣孫家棟便從導彈設計轉到了衛星研製。
圖6 孫家棟
孫家棟上任後的第一件事是到七機部“選人”，根據衛星發射需要，他從不同技術領域挑選了18位優秀的年輕人，後來他們被稱為“航天十八勇士”，其中就有後來擔任神舟飛船首任總設計師的戚發軔。
根據當時發射衛星的計劃部署，要在1970年發射。那時，日本的第一顆人造衛星也在緊鑼密鼓地研製中。孫家棟組織人員討論、論證，要如期完成“上得去、抓得住、看得到、聽得見”的任務，必須對既有的總體設計方案進行調整、簡化，去掉原來準備搭載的一些科學儀器，同時不刻意追求高難技術，用他自己的話說，就相當於“把一輛汽車改成了平板車”。
在修訂方案的過程中，“看得到”與“聽得見”值得一說，因為這兩項任務實質是擴大衛星發射影響，科研人員為此費了不少心思。
先說“看得到”。“東方紅一號”（圖7）為一直徑1米的類球形對稱72面體，外表面為處理過的鋁合金材料。經過計算，在近地點的視亮度僅相當於七等星，而人類肉眼觀測的極限星等為六等，顯然無法滿足要求。設計人員群策群力，終於找到了辦法，就是在未級火箭上加裝一個用特殊材料製成的“觀測裙”。在發射階段，“觀測裙”固定在末級火箭的下部，待衛星入軌後，末級火箭與衛星分離，但兩者以同一速度運行且相隔不遠，“觀測裙”利用火箭自身旋轉產生的離心力，會自動伸展為一個直徑4米的球，由於其表面具有很好的反射性能，能很好地反射太陽光，從視亮度上相當於一顆2-3等星，很容易用肉眼觀測到。因此，對普通肉眼觀測者而言，看到的往往不是衛星本身，而是相距不遠處由“觀測裙”伸展而成的“反射球”。除非事先知道這種安排，才能注意到亮點前方一個微弱的亮點——衛星本身。
圖7 星（左）箭對接試驗
再說“聽得見”，前面提到蘇聯的“斯普特尼克一號”向地球傳輸的是無線電信號，如果“東方紅一號”選擇播放《東方紅》樂曲，採用直播衛星的方式，經過推算，需要在衛星裝上發射機，衛星總重將超過1噸，這顯然行不通——當時火箭運載能力達不到。最終採用的辦法是利用地面轉播系統，也就是通過中央人民廣播電臺接受後再轉播出去，這樣全世界用普通的收音機都可以聽到衛星發送的《東方紅》樂曲了。衛星樂音裝置是由中科院自動化所劉承熙小組（後劃歸空間技術研究院）完成的，接受任務時劉承熙只有32歲，他們小組在重慶289廠苦戰3個月，完成了音源振盪器。令人無比痛心的是，就在衛星發射前不久，他接到通知，被下放到河南駐馬店參加勞動。
1969年9月，“長征一號”運載火箭三級試車試驗全部成功通過。所謂試車，是指火箭在試車臺上模擬發射，發動機真實點火，除了不讓火箭真正飛起來之外，其餘程序與真實發射無異。也在當月，“東方紅一號”的第一顆正樣星（一共生產了5顆）作為檢驗星，通過了全部環境模擬實驗。
1970年4月1日，載有兩顆“東方紅一號”衛星和“長征一號”火箭的專列秘密抵達酒泉衛星發射基地。9日，星、箭完成對接，發射場準備就緒。4月23日，周恩來發來消息，希望24日或25日發射。氣象部門預報顯示可以發射。當晚，錢學森在發射任務書上鄭重地簽上了名字。
4月24日中午過後，火箭一、二級加註推進劑（三級為固體推進劑）完成。下午3點半，周恩來致電國防科委副主任羅舜初，告知毛主席已經批准了這次發射。消息傳到基地，全場沸騰，大家信心百倍，萬事俱備，只待“點火”。
21點35分，指揮員下達點火命令。伴隨著巨大的轟鳴聲，“長征一號”噴射出橘紅色的火焰，直衝雲霄。21點47分，湘西觀測站率先傳來消息“星箭分離，衛星入軌！”21點50分，國家廣播事業局報告，已經收到衛星“播出”的《東方紅》樂曲。
4月25日下午6點，新華社向全世界通報了這一消息。晚上8點29分，“東方紅一號”衛星通過北京上空，天安門廣場成了歡樂的海洋，在探照燈的指引下，人們仰望星空，用目光緊緊追隨者衛星的軌跡。本文開頭的照片便是現場的一幕。
衛星發射期間，孫家棟並未前往發射基地，而是留在北京國防科委的指揮所。25日衛星飛過北京上空時，他看到了衛星和更亮一點的“反射球”，禁不住熱淚盈眶。1957年，當毛澤東主席訪問蘇聯接見留學生時，孫家棟還是留學生中的一員。誰能想到，最終是他和同事親手把我國的第一顆衛星送上了天。
圖8 中華航天博物館收藏的“東方紅一號”（備用星）
四、餘音
“東方紅一號”衛星的發射，永載史冊，儘管比日本的第一顆衛星晚了兩個多月，但日本的運載火箭使用了美國的慣性器件，並且發射成功前有幾次失敗。而我們的“東方紅一號”是完全自力更生搞出來的，並且一次發射成功。就技術水平而言，其播放信號形式、跟蹤手段和溫控水平都處於當時世界先進水平。還有它173公斤的重量超過了蘇聯、美國、法國、日本第一顆人造衛星重量的總和，表明了火箭的威力大，這本質上是一種震懾力，誠如鄧小平後來所說：
如果六十年代以來中國沒有原子彈、氫彈，沒有發射衛星，中國就不可能叫有重要影響的大國，就沒有現在這樣的國際地位。這些東西反映一個民族的能力，也是一個民族、一個國家興旺發達的標誌。
“東方紅一號”衛星的發射，奠定了我國航天事業的基礎，拓開了我國航天事業的新紀元，標誌著我國進入了太空時代。
五十年來，我國航天事業取得了舉世矚目的成就。2003年“神州五號”載人飛船成功發射，使我國成為繼蘇聯（俄羅斯）、美國之後第三個將人類送入太空的國家。2019年1月3日，“嫦娥四號”成功降落月球背面，成為人類第一個在月球背面軟著陸的探測器。越是在凱歌猛進的時候，越需要回望披荊斬棘的崢嶸歲月。這正是：
風帆正舉意未歇，致敬前賢勵來哲，
揮手自茲五秩去，猶憶天上落絃歌。
參考文獻：
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來源：中國科學院自然科學史研究所
