本文审稿:刘艳，中国科学院空间应用工程与技术中心 没想到，52年过去了，东方红一号卫星竟然还在天上飞？！ 要不是真有人拍到了，说实话我还有点不敢相信。 就在几天前，一段＂世纪同框＂的视频让网友集体破防： 图源：腾讯视频 视频中，＂东方红一号＂卫星与中国空间站擦身而过，发射相差了近半个世纪的两个人造天体在夜空中＂遥遥相望＂。 有网友感慨这相隔半世纪的两颗＂星星＂相聚的奇迹： 但让更多网友惊奇的是，＂东方红一号＂竟然还在天上： 毕竟，同时期美国、苏联和日本发射的第一颗人造卫星，都已经因为轨道、动力等各种原因坠毁。 ＂东方红一号＂本身的意义无需赘述，它是我国第一颗人造卫星。作为＂两弹一星＂中的＂一星＂，承载着几代航天人的梦想和初心。 而＂东方红一号＂的发射，更标志着中国对于太空的探索就此拉开序幕。 在这之后，我国航天发展一路＂开枝散叶＂—— ＂东方红一号＂卫星技术总负责人孙家栋，成为我国首任探月工程技术总负责人，开启了我国探月和深空探测之路； ＂东方红一号＂卫星技术负责人之一戚发轫，担任神舟飞船技术总负责人，由此我国开始在载人航天上书写历史； ＂东方红一号＂卫星测控系统技术总负责人陈芳允，成为北斗卫星导航系统创始人之一； …… 但其实，这颗在太空中飞了52年的＂东方红一号＂卫星，最初是在从理论到工业几乎＂一无所有＂的基础上研发出来的。 5000多人，在2亿元经费的基础上，用笔和算盘一步步＂手工＂完成了卫星从设计、生产、制造到发射的全过程。 宇宙中第一次有了来自中国的声音 1970年，宇宙中第一次有了来自中国的声音—— 中国第一颗人造卫星东方红一号成功发射，开启了中国航天史的新纪元。 因为卫星在太空中向全世界发出《东方红》的歌声而得名＂东方红一号＂。 它重达173公斤，是一枚直径为1米的球形多面体，装有4根3米长的鞭状天线。 该卫星升空后，绕地运行周期为114分钟，在用20.002兆赫频率播放乐曲《东方红》的同时，传送遥测参数和科学探测数据。 如今每年的中国航天日，就定在发射当天——4月24日。 但回顾当时东方红一号从0到1的研制，一切都是那么不容易。 上世纪五十年代末，中国正式提出要做人造地球卫星。 在此之前，苏联已经成功发射了世界首颗人造卫星。美国紧随其后，在1958年将探险者一号送上太空。 而这时候的中国， 在经济、人才等方面距发射卫星的条件还距离很远。 就连在1959年十周年献礼时，对外展出的卫星和火箭模型，都是年轻学者用手工敲打出来的。 据央视报道，当时这些年轻人对火箭、卫星知识的了解，还不如现在的中学生。 而且即便模型做出来，还有一堆实际问题解决不了，比如设计参数无法抉择、测试条件差、所需生产加工设备供应不上…… 中国的科学家们也不是没有想过向老大哥苏联学习，还跑到了莫斯科去调研，但结果无奈遇冷。 而且由于国力有限，他们决定先打基础，致力于火箭、高空物理探测等设备的研发上。 直至东风2号中程导弹发射成功，标志着中国基本上具备了发射人造地球卫星的能力。 在钱学森、 赵九章等人的带动下，东方红一号卫星研制工作正式搬上了日程。 图源：新华网，乐音装置 他们还立了个起点更高的Flag：中国第一颗卫星要在100千克左右。 当时苏联第一颗卫星重量83.6千克，美国的第一颗卫星仅8.2千克。卫星越重，对火箭发动机以及各设备的要求也就越高。 但最终他们完成了，而且实际重量达到了173千克。 直到1968年2月20日，中国空间技术研究院成立，东方红一号的研制才正式搬上了日程—— 钱学森担任第一任院长，研制队伍超5000人，中央拨款两亿人民币。 钱学森 据新华网报道，＂东方红一号＂卫星总体设计组副组长潘厚任回忆道： 两亿人民币在那个时候，真是不容易的。 因为除了经费，老一辈航天人几乎一无所有。 期间的很多困难都是用＂土方法＂来解决的。 比如像卫星制造中的一道重要工序——铆接，因为当时卫星厂是由科学仪器厂转产，没有干过这事儿，而且也没有铆枪和固定工件的桁架。 工人们就靠一把小锤，用自己的身体当桁架，将铆钉一个个敲上去。 在这种条件下，他们解决了多项工艺问题，之后就来到了多个环境模拟试验阶段。 ＂东方红一号＂卫星技术负责人之一戚发轫曾回忆起当时夏天试验的时候，因为卫星厂没有低温试验室，就穿着大棉袄去到海军的冷库里进行试验。 图源：宇宙高歌《东方红》 条件是艰苦了些，但是技术却始终在不停迭代。 1967年研究院成立前夕，中国摩擦学学科的开拓者与学术带头人党鸿辛，和团队一起解决了一个卫星传输的关键问题。 他们选择了一种以铜为基础的导电干膜，成功解决了-100 至100 下超短波天线信号传输困难的问题。 地球之所以能接收到东方红一号的音乐信号，就少不了党鸿辛团队的功劳。 视频源：宇宙高歌《东方红》 信号的问题解决了，但卫星本身还要经受住极端温度变化的考验。 放在当时，这还是世界公认的难题。 为此，中国科学家们研制出了一套完整的温控系统来平衡卫星内部的温度，但系统正常运转需要耗费大量的电力，而卫星携带的电量很有限。 最后，他们想到利用其他仪器在工作时产生的热量，帮助卫星控制温度，其外部材料采用的是按照温控处理的铝合金材料，如此一来解决了耗电大的难题。 很快在两三年之后，他们就完成了首颗人造卫星的目标。 1970年4月24日，长征一号运载火箭搭载东方红一号卫星成功进入预定轨道，完成为期二十多天的探测任务，至同年5月14日停止发射信号。 中国至此成为世界上第五个独立研制和发射卫星的国家。 从正式立项到卫星成功发射，中国完成的时间仅不到五年。 而且时至今日，东方红仍在太空中飞行，俯瞰这中国航天的发展。同时期的卫星大多已坠入大气层当中去了。 这究竟是如何做到的？ 为何东方红一号仍在轨运行 还得从当时整个技术方案说起。 当时设计东方红一号卫星，主要任务是进行卫星技术试验、探测电离层以及大气层密度。 因而在轨道设计上是一个近地点在441公里左右，远地点在2368公里左右，与地球赤道平面成68.5度角的近地椭圆轨道。 我们知道，卫星在太空绕地球飞行不需要动力，完全靠惯性飞行。理论上，如果没有任何阻力，就没有能量消耗，会永久飞行下去。 但实际上，太空并非空无一物，尤其是在地球近地轨道上仍然有痕量的气体存在，越靠近地球气体分子越多，这也是为什么目前空间站每隔一段时间就要主动升轨的原因。 上面我们提到，东方红一号运行在近地点441公里，远地点达2368公里的轨道上。 作为比较，目前国际空间站运行在420公里高的轨道上。由此可见，即便东方红一号的近地点也比国际空间站的轨道还高。因此，东方红一号在轨道上运行受到的阻力很小。 至于另一种更普遍的归宿——进入到大气层（100公里~300公里左右区间）烧毁解体，那也是要等待猴年马月的。 据最新数据显示，东方红一号卫星最新近地点高度为428公里，远地点高度为2030公里。 也就是说，经过半世纪的运行，东方红一号的近地点仅降低了13公里。 但要发射这么高轨道的卫星并不简单，起初＂长征一号＂的理论基础东风四号导弹，并不具备将卫星发射到400多公里高度的动力。 因此，＂长征一号＂在东风四号基础上进行了大幅优化，包括将火箭升为三级等……最终成功将东方红一号送到指定的轨道。 而这次任务的成功，也为我国后续航天技术的发展打下了坚实的基础。 半世纪的中国航天路 ＂东方红一号＂卫星发射结束，中国航天之旅才刚刚启程。 在往后的50年里，最初参与＂东方红一号＂卫星项目的科学家们，带着摸索出来的航天技术深入更复杂的领域，完成了一个又一个不可能的任务—— 从载人航天，到探月和深空探测任务，朝着星辰大海一步步前进。 提出运载东方红一号卫星上天的＂长征一号＂运载火箭技术方案、并组织将之研制出来的王希季，在东方红一号任务结束后，再次撑起了我国第一颗＂返回式卫星＂技术总负责人的重担。 1975年，我国第一颗返回式卫星发射并回收成功，成功走出了载人航天的第一步。 在这之后，＂东方红一号＂卫星测控系统技术总负责人陈芳允，与合作者共同提出＂双星定位系统＂，成为北斗卫星导航系统的重要理论基础； ＂东方红一号＂卫星技术负责人之一戚发轫，受命担任神舟飞船技术总负责人，前后一共进行了四次无人飞船试验，还有无数次地面试验。 2000年，2颗北斗导航实验卫星成功发射，中国终于拥有了自主的卫星导航系统。 2003年，＂神舟五号＂搭载杨利伟成功升天，中国第一次真正实现载人航天飞行任务。 负责发射＂东方红一号＂卫星的＂发射将军＂胡世祥，在当时也担任着中国载人航天工程的副总指挥，见证了我国从发射第一颗卫星、到成功载人航天的历史进程。 也是这一年，＂东方红一号＂技术总负责人孙家栋出任中国探月工程技术总负责人，进一步将我国的航天梦从近地轨道延伸出去。 2007年，我国第一颗探月卫星＂嫦娥一号＂发射升空，成功进入环月轨道并绕月飞行，我国正式开启探月时代。 2008年，＂神舟七号＂发射升空并进入预定轨道，中国航天员第一次实现太空行走，掌握了空间出舱活动技术。 2017年，天宫二号与天舟一号完成交会对接，中国空间站建设迈出重要一步；2020年＂嫦娥五号＂探测器发射升空并成功携带月球样品返回；同年北斗三号全球卫星导航系统正式开通…… 就在前几天，一段东方红一号与中国空间站＂同框＂的视频引爆全网。 它由北京天文馆研究员、《天文爱好者》杂志主编朱进，和清华大学天体物理专业博士王卓骁共同拍摄，采用的是长焦跟踪和广角短曝光的方式。 左为朱进，右为王卓骁 这天刚好是4月24日，东方红一号卫星发射日期，也是朱进生日。每年这个日子里，他都会去看看东方红一号是否过境。 而在前2天，朱进恰好也拍到了中国空间站（天宫空间站）与东方红一号同框的照片。 照片中，东方红一号与中国空间站的轨迹被共同定格于夜空，这也被网友们称为传奇般的＂世纪同框＂。 当谈及这些年我国太空探索的进展和影响时，朱进感慨： 这些年，中国的深空探测、探月还有载人航天有了不少的发展，也影响了一些小孩儿去关注星空，进而可能去关注天文。 期待我国航天技术发展得越来越好。