東方紅一號

1957年10月，蘇聯將一顆名為“斯普特尼克一號”的人造地球衞星送入太空，宣告了人類航天時代的來臨。緊隨其後，1958年1月，美國成功將一顆名為“探險者一號”的衞星送入地球預定軌道 ^[38]  。

在人類開啓探索太空的征程之時，全球爭奪的焦點也由陸地轉向了太空。中國政府對此十分重視。中央分管科學技術的聶榮臻副總理告知時任中國科學院副院長張勁夫，要中科院密切注意有關情況。

1957年10月，竺可楨、錢學森、趙九章聯名向中央上書，建議開展中國的人造衞星研究 ^{[32]  [43]}  。

1958年5月17日，毛澤東主席在黨的八大二次會議上鄭重宣佈：“蘇聯和美國把人造衞星拋上了天，我們也要搞人造衞星” ^{[2]  [5]}  。同年7月，國家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衞星規劃方案和分工擬定：

（1）衞星研製分三步走，第一步發射探空火箭，第二步發射小衞星，第三步發射大衞星。

（2）分工上，運載火箭以國防部五院為主，探空頭、衞星頭和觀測工作以科學院為主 ^[43]  。

1958年7月至8月間，中國科學院成立“581組”，組織協調衞星和火箭探測任務，組長錢學森，副組長趙九章、衞一清 ^[6]  。同時，中央政治局撥專款支持中科院研製衞星，代號“581”任務 ^{[2]  [7]}  。同年10月，中國科學院派出以趙九章為團長的高空大氣物理代表團，在蘇聯進行了為期70天的考察。代表團回國後，認為發射人造地球衞星是綜合性強的大工程，技術十分複雜，中國當時並不具備發射衞星的條件。趙九章等在總結報告中提出建議推遲人造衞星研製工作，把科研力量轉移到探空火箭上 ^{[6]  [8]}  。

1959年1月，鄧小平指示：“衞星明後年不放，與國力不相稱。衞星還要搞，但是要推後一點” ^[43]  。據此，“581”任務部署調整，提出“以探空火箭練兵，高空物理探測打基礎，不斷探索衞星發展方向，籌建空間環境模擬實驗室，研究地面跟蹤接收設備”的具體方針 ^{[6]  [8]}  。

1965年至1968年為“651”任務時期。

1964年，中國經濟形勢開始好轉 ^[2]  ，東風2號中程導彈發射成功，標誌着中國基本上具備了發射人造地球衞星的能力 ^[30]  。

12月27日，中國三屆人大會議期間，趙九章致信周恩來總理，提交開展衞星研製工作的建議 ^[30]  。

1965年1月8日，錢學森也寫信給國防科委主任聶榮臻副總理，認為已有條件考慮衞星研製問題。1965年一季度，周恩來批示中國科學院提出具體方案（“651”後來被定為衞星任務代號） ^{[6]  [30]}  。

5月，中央專委決定中國科學院負責衞星工程總體設計和技術抓總。周恩來總理指示科學院拿出第一顆人造衞星具體方案。負責衞星總體組的錢驥（即衞星方案總體負責人之一 ^[23-24]  ），帶領年輕的科技工作者很快便拿出了初步方案，歸納為三張圖一張表：用紅藍鉛筆畫成的衞星外形圖、結構佈局圖、衞星運行星下點軌跡圖和主要技術參數及分系統組成表。該方案先後拿到文津街３號科學院院部和國防科委大樓，分別向張勁夫等科學院領導和羅舜初等國防科委領導作了詳細彙報，並由錢驥等直接向周恩來總理作了彙報。當週總理知道錢驥姓錢時風趣地説：我們的衞星總設計師也是姓錢啊，我們搞尖端的，原子、導彈和衞星，都離不開“錢”啊。

7月1日，中科院受國防科委委託向中央專委呈報《關於發展中國人造衞星工作的規劃方案建議》，就發射人造衞星的主要目的、十年奮鬥目標和發展步驟、中國第一顆人造衞星可供選擇的3個方案、衞星軌道選擇和地面觀測網的建立、重要建議和措施等5個問題作了論述。《建議》同時明確了任務分工：衞星工程總體及衞星總體由中科院負責；運載火箭由七機部八院負責（1967年改為由一院負責）；地面觀測、跟蹤、遙控系統以四機部為主、中科院配合。

8月2日，周總理主持中央專委會議，原則批准了中國科學院《關於發展我國人造衞星工作規劃方案建議》 ^[34]  ，衞星研製正式立項，確定將人造衞星研製列為國家尖端技術發展的一項重大任務，並確定整個衞星工程由國防科委負責組織協調，衞星本體和地面檢測系統由中國科學院負責，運載火箭由七機部、衞星發射場由國防科委試驗基地負責建設。因該研製項目是1月份錢學森報告正式提出建議，國家將人造地球衞星工程的代號正式定名為“651”任務。全國的人、財、物遇到“651”均開綠燈，中國衞星就從全面規劃階段，進入工程研製階段。 ^[25]  同意在中國科學院內設立一個衞星設計院（代號“651”設計院），原“581”任務改為“651”任務。中科院決定成立三個組織：衞星工程任務領導小組，組長谷羽、副組長楊剛毅、趙九章；成立衞星總體設計組，組長趙九章，副組長郭永懷、王大珩；成立衞星工程任務辦公室，主任陸綬觀 ^[6]  。

10月20日至11月30日，中國科學院受國防科委委託主持召開了中國第一顆人造地球衞星的方案論證會（代號“651”會議）。參加會議的有國防科委、國防工辦、國家科委、有關軍兵種、有關工業部、發射試驗基地、軍事醫學科學院和中國科學院所屬單位的代表120名。中科院代表錢驥報告了中國第一顆人造衞星總體方案、衞星本體方案設計提綱。七機部代表報告了運載工具方案設想。根據四機部的建議，由中國科學院代表報告了地面系統方案設想。

“651”會議上確定：中國第一顆人造衞星為科學探測性質的試驗衞星，其任務是為發展中國的對地觀測、通信廣播、氣象等各種應用衞星取得基本經驗和設計數據；發射時間定在1970年；成功的標誌是“上得去、抓得住、聽得見、看得見。”會上較為保密論證的一個議題，便是中國第一顆衞星重量如何確定。該問題涉及到導彈武器的水平。因為早期發射衞星的運載工具，都是在導彈的基礎上發展起來的，放衞星實質上是展現一個國家的軍事實力。雖然中國衞星工程起步較晚，但專家們都認為中國的起點要高，第一顆衞星在重量、技術上要做到比美、蘇第一顆衞星先進。蘇聯第一個衞星重量83.6千克，美國的第一顆衞星只有8.2千克。會議最後確定中國第一顆衞星為100千克左右（實際上，最後上天時是173千克） ^[25]  。

1966年1月25日，正式成立了中國科學院衞星設計院，任命趙九章為院長，楊剛毅為黨委書記 ^[9]  。中國科學院衞星設計院代號“651設計院”，公開名稱“科學儀器設計院”，趙九章負責東方紅一號衞星總體方案設計等工作 ^[6]  。

1967年12月，國防科委召開第一顆人造衞星研製工作會議，審定了總體方案和各分系統方案，正式命名中國第一顆人造衞星為東方紅一號。

1968年1月，國家正式批准了東方紅一號人造地球衞星的研製任務書 ^{[10]  [32]}  。

調試衞星(1張)

1968年至1970年，為人造衞星抓總工作體制的大調整時期。

1967年初，面對“文化大革命”的動盪局面和對衞星研製的衝擊，周恩來總理與聶榮臻副總理採取了一系列措施，宣佈：在各衞星研製單位不開展“文化大革命”的“四大”（即大鳴、大放、大字報、大辯論），並從許多單位抽調出精兵良將，把分散在各部門的研究力量集中起來，實行統一領導，使科研生產照常進行，保證中國第一顆衞星的如期發射 ^[25]  。由於人造衞星是大型系統工程項目，以中國的實際國情，必須集中力量、形成拳頭、進行突破。解決人造衞星研製的體制問題，成為必須解決的主要矛盾。錢學森認識到，有必要建立一個專門的機構 ^[33]  。同年5月，聶榮臻聽取了錢學森關於組建“人造衞星、宇宙飛船研究院”問題的彙報並予以支持 ^[33]  。

1967年10月25日，毛澤東批准聶榮臻關於國防科委體制調整、改組方案的報告 ^[6]  。

1968年2月20日，經中國共產黨中央委員會批准，中國人民解放軍第五研究院（後改名中國空間技術研究院，即中國航天科技集團五院）正式成立，錢學森任五院首任院長 ^{[27]  [33]}  。同時，中國科學院把衞星工程和有關衞星研製的機構全部移交國防科委建立空間技術研究院，此後在各型衞星研製工作中，中國科學院有關各所仍繼續承擔協作配套任務，並開展衞星應用研究 ^[6]  。

空間技術研究院建院之初，研製衞星所需的物質條件十分缺乏，如測試設備少，試驗設備不齊，加工設備不足等等。衞星製造廠是由科學儀器廠轉產的，在人員、技術、設備和管理方面都面臨很多困難。鉚接，是衞星製造中必不可少的一道工序。可當時衞星廠未乾過，在衞星的初樣和試驗階斷，沒有鉚槍，更沒有固定工件的桁架，工人們就靠一把小錘，用自己的身體當桁架，將鉚釘一個個敲上去。就是在這樣的條件下，衞星廠解決了鉚接、陽極化電拋光、光亮鋁件大面積鍍金、鋁件熱處理等多項工藝問題。為了檢驗設計的正確性與合理性，“東方紅一號”衞星從元件、材料，到單機分系統以至整星都要在地面進行多種環境模擬試驗 ^[25]  。

2月，為避免“文化大革命”對衞星研製的衝擊，中科院東方紅一號研製隊伍5000多人、試驗基地、科研設施、工廠，以及研製任務本身，全部移交國防科委新成立的第五研究院，首任院長錢學森向聶榮臻推薦孫家棟擔任衞星技術總負責人，繼續完成正樣星研製 ^[2]  。

同年夏季，因為東方紅一號衞星發射場預定發射衞星的時間氣候寒冷，而衞星廠又沒有符合要求的試驗場地，“熱控試樣星”的試驗在中國人民解放軍海軍後勤部的一個冷庫中進行的。很多的困難都是靠科技人員因陋就簡、土法上馬、羣策羣力解決的 ^[25]  。

發射“東方紅一號”衞星的“長征一號”火箭由一二級液體火箭和第三級固體火箭組成，第一、二級負責把“東方紅一號”衞星送到入軌點，第三級的任務負責給衞星加速達到超過第一宇宙速度，把衞星送入軌道，圍繞地球正常運行。

1969年6月，發射“東方紅一號”用的固體火箭發動機正式交付，一台備份發動機也同時製造完成。7月6日，兩台發動機運到北京總裝車間 ^[31]  。

1970年1月30日，供預期飛行試驗用的兩級火箭發射成功，表明中國已具備發射衞星的能力 ^[2]  。

1970年3月5日，北京衞星製造廠開始組裝發射星，經過了長達半個月的嚴格裝配，兩顆衞星（東方紅一號和姊妹星“實踐一號”）均於3月21日出廠 ^[46]  。

早在1965年，中央專委就批准建立中國自己的衞星通信系統。

1970年，中央軍委決定將這一任務轉入工程研製階段。

1974年5月，周恩來總理指示國家計委、國防科委召集有關部門研究衞星通信工程的研製、協作和使用方針，做出規劃，督促進行。為此，國家計委、國防科委聯合起草了《關於發展我國衞星通信問題的報告》上報中央，

1975年3月31日，中央同意了這個報告，很快得到了毛澤東主席、周恩來總理的批准，後定名為“331”工程。

“331”工程共分為五個部分：衞星、運載火箭、發射基地、測控系統、通信系統。要想把通信衞星運送到地球轉移軌道，使衞星在遠離地球35800公里的赤道上空運行，必須研製出運載能力更大的火箭。

當時，提高火箭運載能力最直接的做法是研製化學推進劑中能量最高的發動機——液氫液氧發動機。美國早在20世紀五十年代後期就開始了氫氧發動機的研製，阿波羅登月、航天飛機都採用了氫氧發動機作為運載火箭的動力裝置。中國於20世紀六七十年代開始研製氫氧發動機。

1974年9月國防科委召開了衞星通信工程方案論證會，確定運載火箭以長征二號為基礎加常規三級二次啓動和氫氧級一次啓動兩種方案同時並舉。

1976年4月七機部決定，採用三級為氫氧發動機的運載火箭發射通信衞星。

1976年8月國防科委明確決定：運載火箭第一二級用長征二號並稍加修改；第三級動力裝置用新研製的兩次點火的氫氧發動機。這就是後來的長征三號運載火箭。氫氧發動機所使用的液氫、液氧都是深低温推進劑，對試驗設備、試驗技術和安全技術都提出了更高的要求 ^[35-36]  。

東方紅一號衞星由結構、温控、能源、《東方紅》音樂裝置和短波遙測、跟蹤、天線等分系統及姿態測量部件等組成，主要任務是進行衞星技術試驗、探測電離層和大氣層密度 ^[2]  。

1965年8月2日，中央專委正式批准東方紅一號衞星研製立項，同時提出衞星總體技術方案括為“上得去、抓得住、聽得見、看得見” ^[11]  。

為保證東方紅一號衞星能夠進入預定軌道，中國在長征一號火箭的第三級上試製安裝了新研製的固體火箭。固體發動機有力一推使東方紅一號衞星按照方案設計進入軌道，中國固體火箭從研製啓動到發射成功，只用了3年時間 ^[12]  。

“抓得住”是指衞星發射後的跟蹤測量。測量方式以無線電觀測為主，光學觀測為輔。當時可供選擇的無線電設備有單脈衝雷達、比相干涉儀、多普勒測速儀。用前兩種設備測軌方法比較成熟，但造價昂貴，對地面建站要求高；多普勒測速儀造價低廉，但對跟蹤精度和計算方法無把握。為了摸清情況，中國科學院專門組織專家進行了模擬計算，最終採用了測控專家陳芳允提出的跟蹤測軌方案 ^[11]  。

“看得見”即在地球上的觀測人羣能用肉眼看見衞星。東方紅一號衞星直徑只有1米，為了使地面“看得見”，技術人員把衞星外形設計成由72面體組成的一個球體，是使衞星在軌運行時能閃光，因為該衞星是採用自旋穩定方式穩定，所以當它轉起來以後，由於角度不同，就會產生一閃一閃的效果，這樣在地面就比較容易觀測 ^[11]  。

但由於衞星太小，在天氣不好時仍看不見衞星，因為實際上衞星本體的亮度只有六等星左右。所以火箭設計人員又在第三級火箭上加上“觀測裙”，可使末級火箭的亮度提高，便於人們觀看 ^[10]  。在東方紅一號上天后，遵照周恩來總理的要求，中國對東方紅一號衞星飛經各國首都上空的時間進行了預報，以便各國觀測，在當時引起許多國家的強烈反響 ^[13]  。

“聽得到”即讓中國和全世界都能用一般的收音機收聽中國第一顆衞星發送的聲音。《東方紅》樂音的接收、轉播系統，是中國第一顆衞星獨有的系統。衞星播發的《東方紅》樂音，是採用電子線路產生模擬鋁板琴聲奏出 ^[11]  。樂音裝置的第一批正樣產品是1968年上半年在重慶一家工廠生產的，由於當時生產秩序極不正常，產品中許多元件出現虛焊現象。最後上天的產品是由上海科學儀器廠重新生產的 ^{[13]  [25]}  。發送《東方紅》樂音採用1台發射機交替發送。由衞星播發，然後採用大型地面站接收，再通過廣播電台轉播實現 ^[13]  。

東方紅一號衞星外形為近擬球體的72面體，直徑約1米，質量為173千克，採用自旋姿態穩定方式，轉速為120轉/分，利用太陽角計和紅外地平儀測定姿態 ^[13]  。

東方紅一號儀器艙為圓柱形，安裝在衞星中部。在艙罩與底盤的連接部位裝有密封圈，以保證儀器艙的密封。儀器艙底座是衞星的主要承力結構件，也是衞星與運載火箭連接的重要部件。它既承受衞星自身的重量，在發射過程中，又要承受運載火箭的推力。根據“651”任務總的安排，由中科院化學所負責衞星儀器艙底座和衞星用密封圈的研製。儀器艙底座，採用了當時國內、國外都屬先進的複合材料製造。由於底座結構形狀複雜，製造上有一定難度。該底座經東方紅一號衞星使用，承受了衞星的主要載荷，且經歷超重、噪聲、空間輻照等嚴酷的環境，圓滿地完成了任務。在第二顆衞星“實踐一號”上，也使用該底座，承載重量有增加，底座仍完成了承載任務 ^[14]  。

東方紅一號衞星在軌運行時，為保證衞星儀器艙內正常工作的温度環境，1965年，中科院有機所和硅酸鹽所分別負責研製有機温控塗層和無機温控塗層。有機所為東方紅一號衞星研製成一種高輻射有機温控塗層，塗於衞星殼體的內表面，以起絕熱作用；硅酸鹽所為東方紅一號衞星研製成用於衞星外蒙皮的無機温控塗層，採用電化學陽極氧化方案 ^[14-15]  。

東方紅一號衞星由中國長征一號運載火箭發射升空。

“長征一號”（代號：CZ-1）是中國首枚運載火箭，由中國運載火箭技術研究院（簡稱“火箭院”）抓總研製，是為發射中國第一顆人造衞星而研製的三級運載火箭。

長征一號火箭於1965年開始研製，起飛質量81.5噸，起飛推力約104噸，箭長29.46米，最大直徑2.25米。

1970年4月24日，它成功將“東方紅一號”衞星送入預定軌道，奠定了長征系列運載火箭發展的基礎，拉開了中國進軍太空的序幕 ^[44]  。

4月1日，東方紅一號衞星在先後完成空間模擬實驗和地面測控跟蹤系統之後，裝載衞星和火箭的專列秘密抵達位於酒泉的衞星發射基地。

4月17日，“長征一號”運載火箭和東方紅一號衞星順利進入2號發射陣地。4月18日，火箭與衞星開始垂直測試；19日，各分系統測試，一切準備就緒 ^{[2]  [6]}  。

4月24日3點50分，周恩來總理電話告知國防科委副主任羅舜初：毛澤東主席已經批准這次發射，希望大家鼓足幹勁，過細地做工作，要一次成功，為祖國爭光 ^{[25]  [32]}  。

1970年4月24日21時35分，東方紅一號衞星由“長征一號”運載火箭從酒泉衞星發射場發射升空，10分鐘後，衞星順利進入軌道。《東方紅》的樂曲從太空傳到了世界各地 ^{[2]  [6]  [45]}  。

4月25日18點，新華社授權向全世界宣佈：1970年4月24日，中國成功地發射了第一顆人造衞星，衞星運行軌道的近地點高度439千米，遠地點高度2384千米，軌道平面與地球赤道平面夾角68.5度，繞地球一圈114分鐘。衞星重173千克，用20.009兆周的頻律播送“東方紅”樂曲 ^[25]  。

東方紅一號衞星的主要任務是進行衞星技術試驗、探測電離層和大氣層密度。由於電池壽命有限，衞星工作28天（設計壽命20天）。在此期間，衞星把遙測參數和各種太空探測資料傳回地面。

5月14日，東方紅一號衞星停止發射信號；但衞星的軌道壽命並沒有結束，東方紅一號衞星仍在太空運行 ^[2]  。

2009年2月，東方紅一號衞星還運行在近地點430千米、遠地點2075千米的軌道上 ^[28]  。

2020年4月22日，中國國家航天局舉行2020年“中國航天日”線上新聞發佈。國家航天局新聞宣傳辦公室主任孟華介紹， “中國航天日”自2016年設立以來，已先後在北京、西安、哈爾濱、長沙四地成功舉辦主場活動，成為了公眾和世界瞭解中國航天的一個窗口。同時發佈會上線了2020年“中國航天日”主題宣傳片預告片 ^[40-41]  。

2021年6月24日，中國首顆人造衞星東方紅一號，迄今仍在軌運行 ^[22]  。

2020年4月23日，習近平給參與“東方紅一號”任務的孫家棟、王希季等老科學家的回信，致以誠摯的問候，並就弘揚“兩彈一星”精神、加快航天強國建設向廣大航天工作者提出殷切期望 ^[42]  。

1978年，東方紅一號多普勒測速定軌系統獲中國全國科學大會獎 ^[2]  。

1980年和1981年，東方紅一號採用的無機温控塗層和有機温控塗層技術，先後分別獲得中國國家發明獎三等獎 ^[14]  。

1985年，東方紅一號衞星獲得中國首次頒發的國家科技進步特等獎 ^[16]  。

東方紅一號衞星發射成功，拉開了中國人探索宇宙奧秘、和平利用太空、造福人類的序幕。中國國務院批覆同意自2016年起，將每年4月24日設立為“中國航天日”，旨在宣傳中國和平利用外層空間的一貫宗旨，大力弘揚航天精神，科學普及航天知識，激發全民族探索創新熱情，唱響“發展航天事業、建設航天強國”的主旋律，凝聚實現中國夢航天夢的強大力量 ^[17]  。

1986年2月1日，為了紀念中國航天事業30週年，中國郵政發行一套6枚《航天》特種郵票，第一枚郵票圖案為“樂聲環宇——東方紅一號衞星” ^[18]  。

2020年4月24日，在第五個中國航天日，中國郵政發行《中國第一顆人造地球衞星發射成功五十週年》紀念郵票一套1枚，全套面值1.20元 ^[19]  。

東方紅一號衞星研製發射是一項系統工程，包括研製運載火箭、建設發射場、研製衞星本體和衞星所攜帶的科學儀器、建立地面觀測網等。東方紅一號在攻克了結構系統、熱控系統和能源系統、樂音裝置及短波遙測系統、跟蹤系統、天線系統和科學探測系統等一系列技術難關的基礎上研製成功。東方紅一號成功升空運行為中國航天事業的發展奠定了紮實的基礎和提供了寶貴的經驗 ^[13]  。

東方紅一號發射成功在中國航天史上具有劃時代的意義，使中國成為繼蘇、美、法、日之後世界上第五個獨立研製併發射人造地球衞星的國家，大大提升了中國的國際影響力，開啓了中國航天的新紀元，實現了中國人造衞星“從無到有”的跨越 ^{[13]  [39]}  。

東方紅一號不僅全部達到了設計要求，而且質量比前4個國家發射的第1顆衞星質量總和還多29.8千克，其中蘇聯（83.6千克）、美國（8.2千克）、法國（38千克）和日本（9.4千克）。同時，在衞星的跟蹤手段、信號傳輸形式和星上温控系統等技術領域，東方紅一號也都超過了上述國家第1顆衞星的水平。由於能源系統的保證，東方紅一號上的各種科學儀器實際工作時間遠遠超過了設計要求，取得了大量的工程遙測參數，為後來的衞星設計和研製工作提供了重要依據 ^{[13]  [20]  [37]}  。

東方紅一號衞星的成功發射是中國航天史上的一座豐碑，是中國人民自力更生、艱苦奮鬥精神的生動寫照，有力證明了中國特色社會主義制度集中力量辦大事的優勢 ^[21]  。

東方紅一號衞星也與核彈、導彈一起，被稱為“兩彈一星”，成為中華民族科技強國戰略的重要標誌，載入了中華民族偉大復興的史冊 ^[38]  。（中國共產黨新聞網、人民網、騰訊網、中國共產黨中央紀律檢查委員會、中華人民共和國國家監察委員會、國家航天局 評）