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东方红一号设计要求:听得见、看得见,为您讲

时间:2020-07-01 17:42来源:网络整理 浏览:
“东方红一号”卫星是我国成功研制并发射的第一颗人造卫星。卫星为近似球形的72面体,质量173千克,直径约1米、采用自旋姿态稳定方式,转速为1

“东方红一号”卫星是我国成功研制并发射的第一颗人造卫星。卫星为近似球形的72面体,质量173千克,直径约1米、采用自旋姿态稳定方式,转速为120转/分。卫星飞行轨道为近地点439千米、远地点2384千米、轨道平面和地球赤道平面为倾角68.5度的近地椭圆轨道,运行地球一圈周期为114.分钟。“东方红一号”卫星除了装有试验仪器外,还可以以20兆赫的频率发射《东方红》音乐。如今“东方红”一号早已能量耗尽,完成了它的使命,不过它依然在太空静静的注视着我们,为我们讲述那些艰难困苦的岁月。

东方红一号设计要求:听得见、看得见,为您讲述其背后的艰难岁月

“东方红”一号

一、我国人造卫星的初尝试

1957年,苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星,随后苏美等大国展开了激烈的太空竞争。在这样的背景下,我过的人造卫星计划逐渐提上日程。1958年10月,一个以人造卫星和火箭为专门研究对象的部门在中国科学院秘密成立了。钱学森任组长,赵九章任副组长。不过1958年的中国基础设施还很薄弱,各方面的技术条件根本就不足以支撑人造卫星的要求。

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苏联斯普特尼克一号,也是人类历史上第一颗人造卫星

但是当时的研究人员也没几个专业的,大部分都是从其他领域抽调过来的技术人员以及刚刚大学毕业的年轻人。大家干劲很足,夜以继日的苦干了3个月,就做出了卫星和火箭的设计图和模型,包括载有科学探测仪器和小狗的两个探空火箭头部模型。这些模型全是年轻的科技工作者用手工敲打出来的。

不过尽管模型做出来了,可是由于科技人员缺乏火箭、卫星基础理论知识,没有设计资料、计算手段,总体设计参数难于选择,试验手段与测试条件更差,材料、加工等等一大堆实际问题解决不了。实际此时的人造卫星的研制工作已经寸步难行。研究人员们深深地认识到:冲天的热情也不能代替科学,研究卫星,还需要学习以及技术累积。当时的党中央及时了解到了这一情况,加之当时的国家经济也极度困难,于是便暂停了卫星研制工作,决定集中力量先搞探空火箭。

二、重启人造卫星工程

1959年之后,我国科研战略调整,卫星进度放缓,集中进行探空火箭研发。我国很快在探空火箭研制方面有了突破性进展。1960年2月,中国试验型液体探空火箭首次发射成功。此后的几年里,我国又成功研发了各个种类的火箭,如气象火箭、生物火箭等。

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长征一号火箭,即为“东方红”一号的发射火箭

这期间制造了不少研发卫星的相关设备:大型振动台、冲击台、地面气候模拟试验箱、噪声模拟室,直径6米的离心机和直径2米的高真空罐等空间环境模拟试验设备,可以进行探空火箭箭头和小型卫星的整星环模试验;特别是高真空罐,可以模拟卫星在轨道运行时的黑冷环境和热辐射环境。

1964年赵九章提笔给周恩来写信,建议国家尽快制订人造卫星发射计划、开展卫星的研制工作,把导弹打靶和发射卫星结合起来,可达一箭双雕之目的。周恩来看过赵九章的建议书后,十分高兴地希望他尽快拿出切实可行的实施报告。与此同时,知名科学家钱学森也上书党中央,建议加速发展人造卫星。中央批准后,人造卫星的初步方案很快就在众多科学家的努力下做了出来,并命名为“东方红一号”,这样我国人造卫星从全面规划阶段正式进入了工程研制阶段。经历了历经千辛万苦之后,终于在1970年4月24日在酒泉卫星发射中心发射成功。

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“东方红”一号发射成功之后,天安门广场的群众欢呼

三、重重困难的研制过程

1、薄弱的技术基础

东方红一号”卫星的外形是一个直径1m的类球形对称72面体(见图1),总重173kg。卫星的顶端装有1根40cm长的超短波天线;腰带上安装了4根3m长的短波拉杆天线,以及5cm和10cm长的微波天线。

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在加工方面,卫星结构包括外壳、仪器舱和承力筒3部分。外壳为蒙皮骨架式结构,由上、下半球壳和环形腰带3部分组成。仪器舱安装于卫星中部,呈圆柱形,内部装有各种仪器和银锌化学电池;为保证密封,在舱罩和底盘的连接部位装有密封圈。卫星的底部是呈倒锥形的承力筒。为了保证仪器舱内有一个适合仪器正常工作的温度环境,对卫星壳体外表面要求进行电化学阳极氧化处理,内表面喷涂一层有机温控涂层;对仪器舱铝合金表面要求进行大面积镀金。但是限于当时的工艺技术条件,仪器舱罩的焊接及铝合金大面积镀金、卫星铝合金外壳蒙皮的电化学光亮阳极氧化处理、温控涂层技术、簿壁件加工及卫星蒙皮骨架铆接、卫星动平衡和转动惯量测试等都是难题。群策群力、不断摸索、反复试验,把这些难题一个一个地解决了。

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另外,由于试验装置的缺乏,在设计参数的选取上也有很多困难。比如“东方红一号”的4根3m长的短波天线发射时是收起来的,上天解锁后要靠自旋甩出来,运动挺复杂的,轻了甩不开,重了又会因离心力太大而对天线结构造成不利影响。当年没有计算机仿真模拟,也没有专门的试验设备,完全是靠研究人员自己临时制作的简陋装置来进行试验。一旦天线部件脱落,就会被巨大的离心力甩飞,很危险。研究人员也没有防护装置,就用仓库里的木箱子,每人拿个箱子盖挡着,从木板间的缝隙往外观察。年轻人就爬上没有顶棚的房梁,骑在上面往下看。就在这么困难的情况下进行试验,找出问题,最后都解决了。

2、特殊的政治需求

1965年,在东方红一号卫星总体论证会提出,我们的卫星要“上得去、抓得住、听得见、看得见。”所谓上得去就是卫星能够成功发射,成功入轨,抓得住是指卫星在轨道正常运行时,要能够及时准确的知道卫星的位置;听得见是指人们在地面上能够听到卫星播放的音乐;而看得见是指人们在地面上能够看的见卫星。前边两条属于研制卫星份内的事情,自然不在话下。至于听得见、看得见就有些让研究人员头疼了。

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我们知道苏联的第一颗人造卫星发射成功以后,是向地面发射滴滴答答的电报码,信号是间断的,而我们要把东方红这首歌曲放出来,就有些难了。研究人员测了全世界各种类型的收音机的灵敏度,然后反过来推算卫星需要发射的功率有多大。经过仔细计算发现:如果要让普通收音机收到卫星发射的歌曲信号,就要给卫星装上发射机,但是这对于当时我国火箭的运载能力来说,是不可行的。于是就用地面站转播信号,从而实现了全国人民都能在广播中收听歌曲。

听得见解决了,那看得见呢?尽管东方红一号使用了多面体的反光设计,但是这个直径1米的卫星,亮度也就相当于7等星,在天气、光线都好的情况下,人的肉眼最多只能看到6等星,也就是基本看不见卫星,那怎么办呢?为了让大家看到,科学家后来在末级火箭上加了一个特殊材料制成的“围裙”,卫星入轨之后,末级火箭脱离,与卫星一前一后。这时撑开末级火箭上的“围裙”,有几十米,大面积反射太阳光,这样人们在地面看到末级火箭,就能找到卫星的位置了。

东方红一号设计要求:听得见、看得见,为您讲述其背后的艰难岁月

“东方红”一号与末级火箭即将分离的状态


3、恶劣的国内环境

技术上本来就困难重重,然而更是屋漏偏逢连夜雨的是东方红一号的整个研制工作,大部分都是在“文革”中的非常年月里进行的。那时席卷全国的“红色风暴”冲击到承担卫星工程任务的每一个单位。1967年初,中国科学院和七机部及下属单位均被“群众组织”夺权,卫星设计院原来的领导都“靠边站”了,很多科学家当时被定为“反动学术权威”“特务”“牛鬼蛇神”遭到批斗。

赵九章提出搞卫星,而且带队去苏联考察过,他后来在“文化大革命”中受到不公正待遇自杀了。钱骥负责总体设计的,文革中被扣上“反动学术权威”的帽子靠边站了。后来的孙家栋在清理阶级队伍时因家庭问题也靠边站了。即使普通科技人员,也有不少亲属和社会关系在运动中受到冲击和牵连。

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卫星的研制工作与当时的“革命”发生了冲突。当时武斗不断,交通受阻,器材供应不上,卫星研制事业已面临夭折的危险。在这种情况下,1967年初,周恩来总理与聂荣臻副总理采取了一系列措施,宣布组建中国空间技术研究院,任钱学森为院长,编入军队序列,这才使科研生产照常进行,保证了卫星研制的正常进行。

四、浓烈的爱国情怀

在物质条件极度缺乏的时候,在文革中受委屈、受迫害,广大科学家为什么还能忘我地工作,齐心协力的奋斗在祖国的航天事业一线呢?我想就是因为他们心中有着强烈的爱国情怀。也正是广大航天人的这种爱国情怀,支撑了我国航天事业从东方红一号到天舟一号,一颗颗卫星、一枚枚火箭、一艘艘飞船、从无到有、从小到大,迈向世界航天强国。中国航天人始终如一的航天精神,如同一个个火箭助推器,托举着中国航天不断向前!

东方红一号设计要求:听得见、看得见,为您讲述其背后的艰难岁月

东方红一号的成功使我国成为了世界上第五个能够独立自主的发射卫星的国家,极大的提高了我国的国际影响力。今天是 “东方红一号”卫星成功发射50周年的纪念日,也是第5个中国航天日。祝愿祖国的航天事业再创辉煌!


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