任务概览

“东方红一号”卫星直径约为1米，重量达173公斤，比苏联（83.6公斤）、美国（8.2公斤）、法国（38公斤）、日本（9.4公斤）的第一颗人造地球卫星的重量总和还要重，卫星的跟踪手段、信号传递形式、卫星调控系统也都超过了他们第一颗卫星的水平。于1970年4月24日在酒泉卫星发射中心成功发射，由长征一号运载火箭送入近地点441千米、远地点2368千米、倾角68.44度的椭圆轨道。

“东方红一号”卫星由结构、温控、能源、《东方红》音乐装置和短波遥测、跟踪、天线等分系统及姿态测量部件等组成， [4]  主要任务是进行卫星技术试验、探测电离层和大气层密度。由于电池寿命有限，卫星运行28天后（设计寿命为20天），电池耗尽。在此期间，卫星把遥测参数和各种太空探测资料传回地面。1970年5月14日，“东方红一号”卫星停止发射信号，《东方红》乐曲停止播放，卫星结束了其工作寿命。

技术特点

抓得住

“抓得住”是指要在卫星发射后，不管气象情况如何，都能抓得住卫星（即能够跟踪测量）。当时光学观测技术比较成熟，但光学观测受日照条件、天气阴晴变化和卫星亮度等级的限制，不能做为主要跟踪手段，而无线电观测可以在全天候下工作。因而确定以无线电观测为主，光学观测为辅。当时可供选择的无线电设备有单脉冲雷达、比相干涉仪、多普勒测速仪。用前两种设备测轨方法比较成熟，但造价昂贵，对地面建站要求高；多普勒测速仪造价低廉，但对跟踪精度和计算方法无把握。为了摸清情况，中国科学院组织紫金山天文台赵先孜、张家祥，数学所刘易成、计算所张绮霞等用计算所自行研制的当时国内最快的119机进行模拟计算。经三个月的努力，摸清了情况，肯定了陈芳允提出的跟踪测轨方案。这一方案体现了中低轨道卫星测轨系统的中国特色。

看得见

“看得见”即在地球上的观测人群能用肉眼看见卫星。“东方红一号”卫星直径只有1米，为了使地面“看得见”，技术人员把卫星外形设计成由72面体组成的一个球体，目的之一是使卫星在轨运行时能闪光，因为该卫星是采用自旋稳定方式稳定，所以当它转起来以后，由于角度不同，就会产生一闪一闪的效果，这样在地面就比较容易观测。

卫星由七机部研制的“长征一号”运载火箭发射。它是一个三级火箭。最初选择的发射方向接近正东。火箭第一级工作完毕后坠落在内蒙古，第二级坠入太平洋，第三级在中国东北地区上空点火，和卫星一起进入轨道。这样卫星轨道倾角只有42度，卫星对地球表面覆盖面积小，欧洲、北美许多国家都看不见。1966年4月，研究人员提出把轨道倾角增大到70度，发射方位改为东偏南，火箭第一级坠入甘肃省，第二级坠入南海，第三级在广西西北部上空和卫星一起进入轨道。这样虽然卫星的重量有所减小，但全球有人居住的地方几乎都可以看到中国第一颗卫星。

但由于卫星太小，在天气不好时仍看不见卫星，因为实际上卫星本体的亮度只有六等星左右。所以火箭设计人员又在第三级火箭上加上“观测裙”，可使末级火箭的亮度提高，便于人们观看。具体做法是：做一个布的大气球（或叫“围裙”）把第三级火箭包上，发射的时候先不把它放开，等上天以后再吹大，让它能撑开涨到3米或者更大一点；同时，这个布气球外头也镀上铝，大面积反射太阳光，那样的话视觉效果就比1米大得多，大大提高了观测亮度。不过用肉眼看到的是气球，或称带着“围裙”的末级火箭，而不是卫星本身。气球起引导作用，看见气球之后，由于第三级火箭是跟卫星一块入轨的，与卫星一前一后，速度轨道差不多，前后距离并不远，所以在其附近很容易就找到“东方红一号”卫星。在“东方红一号”上天后，遵照周恩来总理的要求，中国对“东方红一号”卫星飞经各国首都上空的时间进行了预报，以便各国观测，在当时引起许多国家的强烈反响。

听得到

“听得到”即让全国和全世界都能用一般的收音机收听中国第一颗卫星发送的声音。《东方红》乐音的接收、转播系统，是中国第一颗卫星独有的系统。产生悦耳动听的东方红乐曲，不是靠录音机，而是用电子线路产生复合音。 对于如何产生《东方红》乐音，曾提出过几种方案，经比较决定，采用可靠性高、工作寿命长、消耗功率小、乐音悦耳嘹亮的电子音乐。然而试验并不是一次成功的。当时正处在“”的中，播送《东方红》乐音不仅是科研任务，也成了责任重大的政治任务。如果技术上出现对乐曲的扭曲、失真，科研人员要承担政治风险。在沉重的思想负担和精神压力下，卫星总体组组长何正华和乐音装置的主要设计者刘承熙解决了乐音错乱和乐音变调等一系列问题。最后，《东方红》乐音采用电子线路产生模拟铝板琴声奏出。乐音装置的第一批正样产品是1968年上半年在重庆一家工厂生产的，由于当时生产秩序极不正常，产品中许多元件出现虚焊现象。最后上天的产品是由上海科学仪器厂重新生产的。

对于如何发送《东方红》乐音，也曾提出过3种方案，最后经研究决定，采用1台发射机交替发送《东方红》乐音。不过，要让普通收音机直接收听到“东方红一号”卫星播发的《东方红》乐音，需在卫星上安装大功率发射机，但那将使卫星的重量超过1吨，这对于当时中国火箭的运载能力来说是不可行的。为此，采用先由大型地面站接收，再通过广播电台转播的办法来实现。所以，在卫星发射上去后，全国人民听到的《东方红》乐音都是经广播电台转播的卫星信号。

结构设计

“东方红一号”外形为近拟球体的72面体，直径约1米，质量为173千克，采用自旋姿态稳定方式，转速为120转/分，利用太阳角计和红外地平仪测定姿态。

“东方红一号”采用这种设计外形主要有以下考虑：

 一是可使卫星有较大的结构利用空间；二是在平面上粘贴太阳电池片比在曲面上粘贴更方便可靠；三是由于卫星采用自旋稳定方式，即卫星自旋轴相对于太阳的取向是不断变化的，在72面球体上粘贴太阳电池片可便于太阳电池片在不同径向的面上适当地均匀布设，使任何时刻太阳电池的总输出变化很小，这对整星能源系统的设计很有利（虽然后来因卫星任务和技术方案有所变化，“东方红一号”上最终未粘贴太阳电池片，而采用所携带的银锌电池供电，但结构设计未改动。另外，在与“东方红一号”相同外形的中国第2颗人造卫星——“实践一号”上成功地使用了这一设计方案，寿命超过8年）；四是采用球形设计，可使卫星飞行时的弹道截面基本不变，所以不用在星上安装探测仪器，就能用卫星的测轨跟踪数据反演推算卫星飞经高度的大气密度值及其变化，从而多得到一些科学数据。

“东方红一号”卫星仪器舱为圆柱形，安装在卫星中部。在舱罩与底盘的连接部位装有密封圈，以保证仪器舱的密封。仪器舱底座是卫星的主要承力结构件，也是卫星与运载火箭连接的重要部件。它既承受卫星自身的重量，在发射过程中，又要承受运载火箭的推力。根据“651”任务总的安排，由中科院化学所负责卫星仪器舱底座和卫星用密封圈的研制。仪器舱底座，采用了当时国内、国外都属先进的复合材料制造。由于底座结构形状复杂，制造上有一定难度。该底座经“东方红一号”卫星使用，承受了卫星的主要载荷，且经历超重、噪声、空间辐照等严酷的环境，圆满地完成了任务。在第二颗卫星“实践一号”上，也使用该底座，承载重量有增加，底座仍完成了承载任务。

温控涂层

卫星在轨道上运行时，在太阳直接照射、地球热反射和地球红外辐射加热的作用下，卫星表面温度可高达100多摄氏度。而当卫星处于地球阴影区，不被太阳照射和地球反射加热时，卫星表面温度可降到零下100多摄氏度。在这种冷热剧烈交变的状况下，卫星上的仪器设备将无法正常工作，甚至会被损坏。因此，必须采取适当的温度控制措施，以保证卫星仪器舱内有一个正常工作的温度环境。在国外早期的卫星中，因温度控制设计不周，导致卫星飞行失败是常有的事。根据发射人造卫星的需要，1965年，中科院有机所和硅酸盐所分别负责研制有机温控涂层和无机温控涂层。有机所为“东方红一号”卫星研制成一种高辐射有机温控涂层，涂于卫星壳体的内表面，以起绝热作用；硅酸盐所为“东方红一号”卫星研制成用于卫星外蒙皮的无机温控涂层，采用电化学阳极氧化方案，这在当时，国际上认为是不可实现的技术难题。人造卫星用无机温控涂层和有机温控涂层，于1980年和1981年先后分别获得国家发明奖三等奖。

总体评价

“东方红一号”卫星的升空，使中国成为继苏联、美国、法国和日本之后，第5个完全依靠自己的力量成功发射卫星的国家，在全世界引起了轰动，大大提高了中国在世界上的威望。“东方红一号”不仅全部达到了设计要求，而且质量比前4个国家发射的第1颗卫星质量总和还要超出29.8千克（美国的第1颗卫星只有8.2千克）。同时，在卫星的跟踪手段、信号传输形式和星上温控系统等技术领域，也都超过了上述国家第1颗卫星的水平。由于能源系统的保证，“东方红一号”卫星上的各种科学仪器实际工作时间远远超过了设计额定要求，取得了大量的工程遥测参数，为后来的卫星设计和研制工作提供了重要依据。 

“东方红一号”卫星的成功发射是中国航天史上的一座丰碑，同时也积累了非常宝贵的经验：中国的社会主义制度具有集中力量办大事的优势；航天事业的发展可以带动了中国科技水平的整体跃升；切合实际制定科学合理的方案能使我们的努力能够成功；不等条件，创造条件，立足自己，自主创新，一定能开辟高科技的新天地。

发射人造地球卫星是一项非常复杂的系统工程，它包括研制运载火箭、建设发射场、研制卫星本体和卫星所携带的科学仪器、建立地面观测网等，其每一部分都是高新技术的综合应用和集智创新。“东方红一号”卫星就是在攻克了结构系统、热控系统和能源系统、乐音装置及短波遥测系统、跟踪系统、天线系统和科学探测系统等一系列技术难关的基础上研制成功的。

从1965年卫星工程研制任务列入国家计划并明确争取在1970年左右发射之后，中国在成功地研制了“东方红一号”卫星、“长征一号”火箭的同时，还于1970年建成了酒泉卫星发射中心和测控网。第1颗卫星成功升空运行的实践证明，这些系统技术性能可靠，不仅出色地完成了当时预定的任务，而且为中国航天事业后来的发展奠定了扎实的基础和提供了宝贵的经验。“东方红一号”卫星的发射成功，在中国航天史上具有划时代的意义。

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