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东方红卫星运行了28天寿终正寝 主要任务是唱歌

news.xixik.com   2020-9-27 19:28:32 资讯来源:嘻嘻网   字号控制:[ ]   投诉/举报
核心提示:1970年4月24日21点35分,长征一号火箭带着东方红一号奔向了茫茫太空,十三分钟后,东方红一号踏入预设轨道,作为我国发射的第一颗人造卫星,名声赫赫的东方红一号卫星承载了当时国人的诸多期许。东方红一号的寿命只有20天,在天上整整飞行了50年。

东方红一号卫星发射成功|人民日报1970年4月25日头版,新华社图

中国历史朝代表

1970年4月24日21点35分,长征一号火箭带着东方红一号在甘肃酒泉卫星发射场奔向了茫茫太空,十三分钟后,东方红一号踏入预设轨道,在天际翱翔。作为中国发射的第一颗人造卫星,名声赫赫的东方红一号卫星承载了当时国人的诸多期许——中国的两弹一星,指的是原子弹跟氢弹,卫星指的就是东方红一号卫星。

鉴于70年代的中国,平平无奇的科学与航天等技术远不及现在的水平,然而在这样的情况下,东方红一号卫星不仅被成功研制出来,还顺利的飞上了太空,令国人一度激动万分,国际社会也对中国再次刮目相看,不少人知道,由于它是近地卫星,再加上末端火箭的外部还涂上了反光层,末端火箭与卫星刚分离之际,两者一直属于伴飞,所以当时人们用肉眼就能看到。

东方红一号卫星是由长征一号运载火箭运送上去的,而它在太空的任务除了播放一首《东方红》乐曲之外(主要任务),还有要执行的就是卫星技术测控以及探测电离层和大气密度等的任务。东方红一号卫星的成功发射开创了中国航天史的新纪元,同时也使得中国成为继苏、美、法、日之后的第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家

东方红一号对老百姓而言,最大的意义就是为了听首歌

而对于当时的老百姓而言,什么任务不要紧,能听到天上传下来的东方红才是件让人心潮滂湃的事。可惜,东方红一号卫星向地面发出的广播并不能像往常的收音机那样随随便便调个频道就能收到的,因为当时这颗卫星的波段与发射功率,只适合专业的卫星地面台,也就是俗称大锅的卫星通讯天线才能被接收。

地面站接收后转换成音频信号,再通过广播电台发射,这才成了各位家里收音机都能收到的广播信号,再有就是即使东方红一号的卫星的发射功率再大,它的波段也在各位收音机的接收频率以外。所以说当时的东方红,到底还是得经过广播电台的手才能传播到老百姓的收音机里面的。

由于设计寿命的问题,东方红在太空中播放了28天的东方红后,因电池电量耗尽的问题,一号卫星于1970年5月14日停止了东方红乐曲的播放,并也停止了信号发射,结束了其工作的寿命,也就是说它是一个宇宙垃圾了。

东方红卫星是中国第一颗人造地球卫星,它的设计使用寿命只有20天,当东方红1号真正升空后,其银锌电池,竟然支持它在宇宙中运转了28天之久,人们之所以使用银锌电池是因为当时的科技发展水平尚不允许他们使用太阳能电池,既然东方红一号的设计寿命只有20天,它为何可以在太空中工作了28天?然而时至今日,东方红号卫星仍然在轨道上默默运行着,它竟然在天上整整飞了50年,是什么力量支持着它如此超负荷地工作呢?它所需的能源又来自何处呢?

首先我们要知道,东方红一号卫星在体型上就占据了莫大的优势,作为一个直径1米的72面球体,其重量达到173公斤左右,显然要送这样一个大块头上天着实不容易,人们必须将火箭的推力调到最高,然后将其发射到位置较高的地球轨道,这样一来,东方红一号卫星受到的地球引力会比其它卫星小很多,也不容易出现坠毁的情况;在外形设计上,为了最大程度的减少它受到的阻力,人们选择将东方红一号卫星的外观设计成一个球状,该时期,我国科研人员在设计卫星内部使用的电池时,设定的是,在20天后,电池就会耗尽能源,现实是东方红一号卫星在太空中整整工作了28天,远超人们的预期。

如今将近50年的时间过去了,东方红一号早已经变成了太空垃圾在近地点为429 千米,远地点为2033千米的椭圆形轨道上运行着。

实际上,这与东方红一号本身的球体结构也有着一定的关系;

我们从卫星的结构中就可以看得出来,它没有太阳能板,因此当电池的电量被耗光了之后,那就永远不能再复活了。

东方红一号卫星,如果你拿它的外形来跟其他的卫星对比的话,也许你就会发现,它是一个对称结构的,因为早期的卫星都是中心对称或者轴对称的设计。

对称的设计可以使用自转来维持姿态,因此卫星上采用的天线是多根全向天线,而不是后来的直播卫星使用的抛物面天线。

不过,实际上,早期卫星对称的设计都是因为技术上不成熟,还没有什么能力控制卫星自旋的形态而采取的一种方案而已。

东方红一号在与火箭脱离时,它是在太空中不断转动的,而在这种空气稀薄到可以忽略不计的太空环境中,卫星一旦自转下去,那就跟地球的自转一样,几乎是不会停下来的了。

既然它停不下来,那么它什么时候会掉下来?

东方红一号当年在发射时的轨道近地点为439公里,而远地点为2384公里。

这距离与现在的对比,50年的时间,近地点下降了10千米,而远地点则下降了300多千米。

近地点高度大概要下降到300千米以下,卫星才会出现大幅度的高度丢失,最终返回大气层。

东方红一号要完成这100千米的轨道下降任务,那至少也得要500年以上,因此,目前得这个运行轨道保证了它在未来相当长的时间仍然会继续的运行下去。

为什么以前会出现这样的一个说法,说是很多人都能在地面上直接看得到东方红卫星?

实际上,这颗只有173千克卫星,尽管它在72面上都布满了发射片,但它直径不超过1米,实际地面观测也只能达到7等星而已。

等星的级别数越大,表明地面可观测到亮度也就也就越暗,而我们的肉眼能观测极限是六等星,所以当时为了大家能看到的这颗卫星,那只是在三级火箭上设置的一个充气的反射面而已,并不是真正东方红一号卫星。

不过三级火箭和东方红一号分离时几乎是处在同一轨道上的,所以大家看到那个充气大球体时,前面不远就是东方红啦,所以这也差不了多少!

接下来,再来重点来看看东方红一号的电池问题,值得一提的是,东方红一号采用的是一种银锌电池,而非其它卫星惯用的太阳能电池板,其实,这两种电池各有优缺点,其中,银锌电池的储量显得颇为有限,而太阳能电池板面积过大,会令卫星受到更大的风阻力,从而产生一个问题,也就是卫星的加速坠落,事实上,我国就有一个十分典型的例子,比如天空一号飞行器,当初就是因为使用了面积过大的太阳能电池板,才致使天空一号最终坠毁在南太平洋。

其次我们要明白,卫星的寿命和运行时间完全是两回事,就像是你的工作寿命和你的肉身存在时间一样。你的工作寿命也许只有短短的三四十年,而你的肉身可以存活80年,如果人体冷冻技术继续成熟,你的肉身甚至可以完好地保存1000年,甚至10000年都是有可能的。所以所谓的卫星寿命是指它的功能寿命,毕竟要实现特定的功能需要一定的能量,一般来说,卫星会携带太阳能电池板作为自身能量的来源,遗憾的是,介于东方红卫星没有携带太阳能电池板,所以等到能量耗尽之际就会彻底失去功能,恰恰相反的是,卫星在轨道上运行时,不需要任何能量,这是因为卫星围绕地球的的运行是依靠惯性维持的,又因离心力与地球的吸引力相互持平。

如此看来,在没有空气阻力的情况下,卫星会永远绕地球运动,这就是为何50年里,它能够没日没夜地围绕地球进行自转的原因,我们不妨举一个最为简单的例子,当你从地上捡起一块石头,向前丢,石头会落地,至此我们不难发现,你在扔石头的过程中投入的力量越大,石头就会飞得越远,与此同时也向人类证明了一件事,倘若你的力量足够大,石头落地的时间也就会越长,如果你的力量足够大,石头甚至可以一直飞行下去,当然,这一切都是在没有空气阻力和摩擦力的前提下进行的。

因东方红一号做圆周运动产生的离心力和地球引力提供的向心力处于平衡状态,这意味着,它在没有能量的提供下,也能以惯性绕地球匀速绕行,不得不说的是,东方红一号的椭圆形轨道过于完美,它与其它卫星的椭圆形轨迹存在明显的特征,它的椭圆形轨迹又扁又长,同时还是与地球赤道平面成68.5度夹角的近地轨道,这种椭圆形轨道可以令它运行到近地点时,获得较大的动能,进而有利于保持甚至是提高自身的速度,也有益于东方红一号保持轨道的高度,从而使得已经年近半百的它运行速度和轨迹几乎未变。

倘若按照这一理想状态来看,东方红一号可以永远运行依旧,由于这里的真空状态并非绝对真空,所以总会存在空气阻力,而后,随着东方红一号高速运行和空气阻力产生的摩擦,其速度会逐渐降低,运行轨迹也会如此,可以说,越靠近地球的大气层,其动能消耗就会越快,终有一天它会冲进地球大气层的怀抱,并且会因与大气层摩擦化为灰烬从而香消玉损,这只是时间早晚的事,至于东方红一号在太空中还能运行多久?谁也没有办法给出明确答案,毕竟在这一过程中,它与其它卫星或小行星出现撞击现象,就会形成另外一番场面。

虽说东方红一号是个较为规整的多面体,在太空中,尽管降阻效果比不上流线型的飞行器,但它已经将阻力降到极低的水平了,再加上,辅佐它的大椭圆轨道,令它在大气分子密度较高的低轨运行的时间显得十分有限,令其存轨能力明显提高,从而使得东方红一号仍将独领风骚数百年,而等待未来中国的空天飞机将其回收,也成为了见证人类征途星辰大海的第一步。

所以说,东方红卫星虽然还在地球轨道上运行着,但其实使命早已完成,它的“不死之身”变成了地球的一颗小行星,在地球引力的作用下,如果没有被收回,将永远和月球一样运行下去!东方红号没有携带太阳能电池板,因此不能发挥任何功能,将被茫茫太空永远“封冻”!

很多人设想:作为非常具有纪念意义的第一颗人造地球卫星,为什么不收回,珍藏在博物馆里供人瞻仰呢?要知道,东方红号目前靠着惯性前行,运行速度非常快,回收的难度也非常大。但毕竟它的轨道是近地轨道,还是存在稀薄的空气,也许经过数百年的摩擦后,速度可以下降,轨道也更加靠近地球!

然而对于回收这件事,我们还是不能抱有太大的希望,因为即使东方红号进入大气层,也会在瞬间与大气发生剧烈摩擦,最终我们得到的只有一片耀眼的火焰和一堆灰烬!

不过大家不要失望,由于东方红号卫星轨道高度低,而且轨道经过我国上空,大家甚至有机会目睹它的风采。2015年4月29日,北京天文馆朱进老师就曾用摄像机捕捉到东方红一闪而过的精彩画面!而随着科技的发展,以及越来越多太空垃圾的出现,人类回收卫星的技术或许很快就能实现!

中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”诞生记

1970年的4月24日,中国自主研制的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功,伴随着几代人成长的《东方红》乐曲传遍世界,中国人从此打开了通向太空的大门。50年来,在迈向航天强国的征程中,“东方红一号”已不仅仅是一颗卫星的名字,它更多地凝聚着一个民族厚重的精神,承载起了一个国家的荣誉。如今,东方红一号卫星成功发射的日子,成为了“中国航天日”!

我们的卫星叫“东方红”

1964年,在全国各族人民的共同努力下,终于战胜了三年自然灾害,我国的经济形势开始好转。这年10月,人造卫星倡导者之一的赵九章赴西北基地参加导弹发射试验。东风二号弹道导弹的试验成功,让他信心倍增。他经过分析比较,得出一个结论,根据现有运载火箭的条件,完全可以把人造卫星的研制提上日程了。12月27日,第三届全国人大会议在北京召开。毛泽东、周恩来等中央领导悉数到会。会议期间,赵九章特意致信周恩来,并提交了一份“开展卫星研制工作的建议”。几天后,钱学森也给聂荣臻写信,认为可以考虑放卫星的问题了。不久后,周恩来就批准了这一方案。

“东方红一号”卫星内部结构

1965年5月,中央专委做出决定,由中国科学院负责卫星的工程总体设计和技术抓总工作。7月1日,中科院受国防科委的委托,向中央专委呈报了《关于发展我国人造卫星工作的规划方案建议》,就发射人造卫星的主要目的、十年奋斗目标和发展步骤、第一颗人造卫星可供选择的3个方案、卫星轨道选择和地面观测网的建立、重要建议和措施等问题作了详细的论述。8月2日,中央专委召开会议,正式批准了这个规划方案,卫星研制工作正式立项。这次会议重要的一项议题就是明确卫星研制的基本方向和路径。这是一颗科学探测试验卫星,任务是发展我国对地观测、通信广播、气象等领域的经验,扩展设计数据,发射时间定在1970年。会议还未结束时,宣布在中国科学院设立一个代号“651”的卫星设计院,原来代号“581”的任务改称为“651”任务。

“东方红一号”卫星做离心力实验

这次会议提出的卫星总体技术方案通俗地概括为“上得去、抓得住、听得见、看得见”。这十二个字看起来简单,执行起来难度却非常之大。

“抓得住”是指卫星发射后,不管气象情况如何,都能对卫星进行跟踪测量。

当时,虽然光学观测技术比较成熟,但由于光学观测受到日照条件、天气阴晴变化和卫星亮度等级的限制,不宜作为主要跟踪手段,而无线电观测可以在全天候下工作。因而,测量方式以无线电观测为主,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,中国科学院专门组织专家进行了模拟计算,最终采用了测控专家陈芳允提出的跟踪测轨方案。

“看得见”,是指在地球上人们能用肉眼看见卫星。

卫星的直径只有1米,为了“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,为的是让卫星在轨运行时能够产生不断闪烁的效果,这样在地面比较容易观测。

“听得到”是说要能用一般的收音机收听到卫星发送的声音。

苏联第一颗人造卫星的呼叫信号是滴滴答答的电报码,遥测信号是间断的。有专家建议,中国要超过苏联,就必须发射一个连续的信号,而且要有中国特色,建议播送《东方红》乐曲。《东方红》是一首诞生于20世纪30年代的陕甘宁边区,抒发了人民群众拥护共产党、翻身求解放,建立新中国的豪迈之情。随着60年代大型音乐舞蹈史诗《东方红》的诞生,这首歌随之红遍全国,成为红色中国的象征。对于如何产生《东方红》乐音,专家们提出过几种方案,经过比较,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,采用电子线路产生模拟铝板琴声奏出。

装配“东方红一号卫星”音乐设备

“东方红一号”卫星做振动力学实验

这次长达42天的会议过后,中央专委组建了651设计院和701工程处。前者负责卫星本体的设计研制和总体协调;后者负责地面跟踪台站的总体设计和筹建。卫星本体、各分系统、地面台站选点等工作全面铺开,另外,在全国各地安排落实了近200个预研和试制项目,大到分系统、小到元部件,卫星的研制工作全面开始。1967年12月,国防科委审定了总体方案和各分系统方案,正式命名中国第一颗人造卫星为“东方红一号”。1968年1月,国家正式批准了研制任务书。

按照总体设计方案,“东方红一号”将由七机部研制的长征一号运载火箭来发射。1965年10月,上海机电设计院从上海搬迁到北京,成为七机部第八设计院,开始长征一号的总体方案论证。王希季作为上海机电设计院的总工程师,承担了研制的重任。王希季和大家有一个共识:发射卫星与发射导弹所需要的火箭加速器是一回事。鉴于当时弹道导弹已经研制成功,中央决定将现有的“东风”系列导弹改装成卫星运载火箭。但是,经过论证,“东风”系列导弹并不能直接改装成卫星运载火箭。于是,王希季又提出另外一个方案:以中程液体推进器导弹为第一级和第二级,再研制一个固体推进剂火箭作为第三级的运载火箭。简单地说,就是把探空火箭技术和导弹技术相结合,来研制长征一号运载火箭。在杨南生等专家的配合下,王希季他们将地地导弹与探空火箭、液体推进剂导弹和固体推进剂火箭结合,用T—7探空火箭加上一级固体火箭,再在箭头上安装长征一号第三级火箭点火装置,组成一枚技术试验火箭,证明了固体火箭可以在320公里高度可靠点火。紧接着,王希季和杨南生联手合作,最终完成了在400公里椭圆轨道70度倾角时运载能力达到300公斤的设计方案,并研制了玻璃钢大喷管等一系列关键部件。

搭载发射“东方红一号”卫星长征一号运载火箭

卫星设计方面,钱骥等专家也很快拿出了初步设计方案。按照原定的方案,卫星应当是一枚科学探测卫星,除了要播放《东方红》之外,还要装姿态控制系统和多项科学探测仪器。但在研制过程中,技术人员发现这些系统和仪器非常复杂,难以协调。于是,他们又提出了另一种简便的方案,按照工程卫星来设计,只安装《东方红》的乐音装备,不装探测仪器。只要卫星上天,能播放音乐,就说明中国已掌握了火箭、卫星、测控、发射、地面环境等一整套卫星工程技术,任务就算成功。这样,以后再上科学探测仪器就不难了。最初,这一方案很多老专家并不同意。无奈之下,钱学森亲自上门做工作,向他们解释,这不是废除原方案,而是把原方案分为两步,先用最短的时间实现卫星上天,再在此基础上发射科学探测卫星。钱学森真诚的态度最终说服了大家。共识达成之后,在孙家栋的带领下,科研人员对原方案做了大胆的简化。

钱学森在协调技术工作

孙家栋组织指挥“东方红一号”卫星研制工作

“东方红一号”卫星总装

发送《东方红》乐音,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显然是做不到的。东方红一号最终选择了一段40秒《东方红》的乐曲,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播放。事实上,当时的人们并没有直接听到卫星发回的声音,而是由卫星发射信号,经过大型地面站接收后,再通过中央人民广播电台转播的办法来实现。

毛泽东称他们是“放卫星的人”

正当东方红一号卫星研制紧锣密鼓地进行时,1966年,“文化大革命”爆发,651卫星设计院院长赵九章被打倒。1968年10月,他不堪受辱服药自尽,噩耗传来,不仅震撼了正在从事卫星研制的专家和科研工作者们,也让周恩来焦急万分,亲临工程研制一线,竭尽全力排除“文革”带来的种种干扰。为避免“文革”狂潮的冲击,周恩来特意安排将空间技术研究院列入部队编制,研制人员都穿上了军装。周恩来在中央专委会议上定调:“651总抓由国防科委负责,钱学森参加”,“由钱学森负责卫星、运载火箭和地面系统三个方面总的技术协调和组织实施工作”。1968年2月20日,划归国防科委建制的中国空间技术研究院宣告成立,钱学森被任命为首任院长。中科院的研制队伍5000多人、试验基地、科研设施、工厂,以及研制任务本身,全部移交国防科委新成立的研究院管理。研究院成立后,周恩来当着众人的面对钱学森说,你是技术总管,任务就交给你了!

思考东方红一号卫星的研制工作时,钱学森首先考虑的是要建立一个卫星总体设计部,加速卫星工程的实施。可由谁担任卫星总体设计部的领导呢?钱学森的目光锁定在了年仅37岁的导弹总体设计部副主任孙家栋身上。

孙家栋年少时的梦想是当一个土木建筑师,后来在一个偶然的机会参了军,去苏联茹科夫斯基空军工程学院飞机制造专业学习了整整八年。回国后,孙家栋一天飞机制造的工作都没干,就被安排从事导弹研究。而正当他打算终身致力于导弹事业时,却不想又和卫星结了缘。还是在五院研制导弹的时候,钱学森就与孙家栋有不少接触,这个年轻人的睿智给他留下了深刻的印象,所以,他决定让这个优秀的年轻人试一试。

此时,正处在“文革”混乱时期,如何迅速建立起一支卫星的总体设计队伍,是摆在孙家栋面前一个十分棘手的问题。经过考察、挑选,孙家栋选定了18个人,这便是中国航天史上著名的“航天十八勇士”。他们是:戚发轫、沈振金、韦德森、张福田、彭成荣、尹昌隆、朱福荣、孔祥才、王壮、杨长庚、王大礼、张荣远、刘泽光、郑忠琪、林殷定、鲁力、王一方、洪玉林。

当时,赵九章等人已经写了长达300页的卫星研究课题,但还没完全深入。孙家栋翻看着文件,想起了聂荣臻元帅的八字方针“尽量简单,尽快上天”。为了集中精力保证主要目标,孙家栋决定,凡是和“抓得住、看得见、听得着”有关的技术都要攻破和确保,无关的、来不及的就不上。按照这个原则,以“上天”为主题,只有30多页的新方案很快出炉。东方红一号卫星外形为近拟球体的72面体,直径约1米,质量为173公斤,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。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,既能承受卫星自身的重量,又可以在发射时承受运载火箭的推力。

方案有了,但因为卫星设计方案事关重大,需要中央领导签字确认后才能真正开始研制。可当时正处在“文革”旋涡之中,领导无人敢拍板。无奈之下,孙家栋亲自找到国防科委副主任刘华清,开门见山地说:“这事儿现在就你最有发言权。你懂得签,不懂也得签,否则没法做。”刘华清看着孙家栋坚毅的眼神,二话不说就在方案书上签了名。

“东方红一号”卫星安装天线

拿到“军令状”,孙家栋没有丝毫兴奋,相反心里还相当沉重。苏、美、法等国卫星纷纷上天已成事实,时不待我。为确保卫星按时上天,孙家栋和戚发轫他们在没有良好空调和防尘的总装车间里,装配调试出一颗正样卫星;利用容积较小、缺乏太阳模拟器的热真空室,完成了空间模拟试验;利用楼顶及自制简易微波暗室,完成了卫星天线性能试验。一个个技术难关逐一攻克,可等到组装卫星的时候,一个“非技术问题”带来的“技术问题”却把大家难倒了。各个研制单位都要在自己研制的分系统中镶嵌毛主席像章,这样卫星就超重了。这让孙家栋苦恼不已。一天,孙家栋接到通知,要去人民大会堂向周恩来总理汇报卫星进展情况。是否该如实汇报像章的问题,他想了整整一夜。第二天汇报时,孙家栋决定还是要利用这样一个难得的机会征求一下总理的意见。周总理听后对在场的人说:你们年轻人对毛主席尊重、热爱是好事,但是大家看看我们人民大会堂这个政治上这么严肃的地方,也不是什么地方都要挂满毛主席的像。什么地方、什么时候挂都是非常严肃的事情。周总理的一番话,终于让这个棘手难题得到了解决。

1970年3月21日,东方红一号卫星完成了全部总装任务。5天后,周恩来批准火箭、卫星正式出厂。4月1日,随着火车的一声鸣笛,东方红一号卫星如期抵达东风基地。4月14日,卫星测试的各项工作已经基本就绪,周恩来再次听取发射场人员对火箭、卫星情况的汇报。钱学森、任新民、孙家栋、戚发轫、杨南生等专家都参加了这次汇报。周恩来对卫星能不能入轨、入轨后能不能准确地唱响《东方红》乐曲问得非常仔细。周恩来还躬身趴在地毯上,双手扶着一幅巨大的世界地图,对东方红一号将要飞经的每个外国城市一一查看。他一边看一边对研制人员说:“你们要对我国第一颗人造卫星飞经各国首都的时间进行预报,因为到时候能让外国友人准时看到我国第一颗人造卫星发射的讯息,听到《东方红》乐曲,这对第三世界国家的人民来说是个极大的鼓励。” 

4月1日,装载着东方红一号卫星和长征一号运载火箭的专列秘密抵达位于内蒙古额济纳的卫星发射基地。4月17日,火箭和卫星进入2号发射阵地。18日,火箭与卫星开始垂直测试;19日,各分系统测试,一切准备就绪。4月24日15点50分,钱学森在发射场接到了周恩来专门从北京打来的电话。周恩来在电话中说,毛主席已经批准了这次发射任务,希望大家鼓足干劲,细致地工作,要一次成功,为祖国争光!

21时35分,当倒时计数器上出现“0”字时,发射场地下控制室操作台前的操作员胡世祥果断地按下了“点火”按钮。霎时,大漠戈壁地动山摇。10分钟后,卫星顺利进入轨道。21时48分,发射场上空的高音喇叭里传出测控系统报告:“星箭分离,卫星入轨。”同时,国家广播事业局报告,收到了我国第一颗卫星播送的《东方红》乐曲,声音清晰洪亮。这一天,《东方红》的乐曲从太空传到了世界各地,中国成为世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。

一天后的傍晚,新华社发布了一条震惊世界的消息:1970年4月24日,中国成功地发射了第一颗人造卫星,卫星运行轨道的近地点高度439公里、远地点高度2384公里,轨道平面与地球赤道平面夹角68.5度,绕地球一圈114分钟。卫星重173公斤,用20.009兆周的频率播送《东方红》乐曲……

发射“东方红一号”卫星誓师大会

庆祝“东方红一号”卫星发射成功欢乐场景

这一天,周恩来总理刚刚抵达广州,参加越南、柬埔寨、老挝三国在中国召开的“印度支那人民最高级会议”。一进会场,周恩来就兴奋地对代表们说:“为庆祝这次大会的成功举行,我带来一个礼物。昨天晚上,我们国家成功地发射了第一颗人造卫星!”

喜讯传遍全国,城乡一片欢腾。中国人第一次激动地仰望太空,寻找着那颗名叫“东方红一号”的人造卫星,每个人的脸上都洋溢着作为华夏子孙的自豪和骄傲。

这一年,距离毛泽东发出“我们也要搞人造卫星”的号召,整整过去了12个年头。虽说比苏联晚了13年,比美国晚了12年,但东方红一号不仅全部达到了设计要求,而且173公斤的体重比前4个国家发射的第1颗卫星质量总和还要超出29.8公斤,远远超过了8.22公斤的美国卫星、83.6公斤的苏联卫星的重量,实现了毛泽东“鸡蛋那么大的我们不抛”的梦想。

东方红一号卫星的工作寿命是20天,但它实际在太空中工作了28天。1970年5月14日,由于电池耗尽,卫星停止发射信号。但是直到今天,东方红一号卫星仍在它的轨道上,每一个晴朗的夜空,都有机会看到它闪烁的身影。

“东方红一号”发射塔

此时,新中国的“两弹一星”伟业宣告完成,中国成为了世界上第五个可以独立研制和发射人造地球卫星的国家。

一周后,是1970的“五一”国际劳动节,按照惯例,北京市要在天安门广场举行大型的群众联欢。东方红一号卫星遨游太空,为欢庆70年代的第一个“五一”增添了喜悦的气氛。傍晚,毛泽东、周恩来特意把钱学森、任新民、戚发轫等参加东方红一号卫星和长征一号火箭研制及发射的有功之臣请上天安门城楼,和国家领导人一起参加观礼。钱学森他们登上城楼的时候,周恩来特意把他们介绍给了柬埔寨的西哈努克亲王,称他们是“中国放卫星的人”。

东方红一号的发射成功意味着中国具备了进入太空的能力,标志着一个最早萌发飞天梦想的民族已经敲开了世界航天俱乐部的大门。随后,中国又陆续发射了自己的返回式卫星、地球静止通信卫星、载人飞船、空间实验室……最终成为了能够与美俄比肩的航天大国。改革开放后,“长征”系列火箭进入了国际商业发射市场,中国逐渐成为引领人类和平利用太空的先锋。

2016年3月8日,国务院批准,将东方红一号卫星的发射纪念日——4月24日,正式确定为“中国航天日”!

内容来源 | 兰宁远,《神剑》杂志社副主编

东方红一号卫星唱的“东方红”是什么版本?

上得去 抓得住 听得到 看得见

1965年10月,中国第一颗人造卫星方案论证会(即“651”会议)在北京召开,一连开了42天。用东方红一号卫星总体设计组副组长潘厚任的话来说:“这是我开过的最长的一次会议。”

经反复论证,会议将总要求概括为12个字: 上得去、抓得住、听得到、看得见。“上得去”用三级运载火箭实现了。“抓得住”指定位,采用了先进的多普勒测轨技术。简单来说,卫星靠近观测点时,波长变短,频率变高,反之相反。这样,通过频率变化就能确定其高度、速度和方位。

比较有意思的是后面两个。对于“听得到”,上级领导最初希望东方红一号能 直接播发能被全球普通收音机接收的音乐信号,于是潘厚任找来了各种类型的收音机并测试灵敏度,反推需要的发射功率有多大。经计算,如果要装上这样的发射机,卫星重量将超过1吨,以当时火箭运载力来看显然不可能。

于是后来采取了折中的办法:东方红一号的音乐先由 自带的乐音装置和短波发射机产生并发送到卫星地面站,卫星地面站采集信号后 转录成磁带,用专机运到北京,再由 中央人民广播电台向全世界播发。

方红一号乐音装置|中国空间技术研究院

至于“看得见”,经计算,东方红一号的亮度将相当于5-8等星,肉眼在地球上几乎看不到,除非另加一个“观测裙”。据卫星技术总负责人孙家栋回忆:

“后来就又想个办法,卫星上天的时候,卫星在前面飞,三级火箭在后面飞,在三级火箭外面套个套子,是个球形的气套。上天以后,卫星弹出去了,这个气套一充气变成个大气球,这个大气球直径4米,外面再把它镀亮了。请搞天文的同志再算一下,说肯定能看见了。 前头那个卫星不太容易看见,那它俩挨排飞,你会先看见后面气球,你就接着再往前看,就看见前面的卫星了。”

观测裙试验照片|中国空间技术研究院

就是用这么“土”的办法,科技工作者们硬生生让中国人在晚上看到了卫星。

1970年 4月 25日,《人民日报》头版报道了东方红一号发射成功的喜讯,并大幅刊载其飞经中国乃至世界各地的时间。几点几分过天津,几点几分过广州,几点几分过上海……

于是在那段时间,中国各地的群众都按照时间表走上街头,在春末夏初的夜晚伸长脖子,寻找那颗移动着、闪烁着的小星星。

中国各地的群众都按照时间表走上街头,在春末夏初的夜晚伸长脖子,寻找那颗移动着、闪烁着的小星星|新闻纪录片《宇宙高歌东方红》

《东方红》

模拟铝板琴的电子音乐

另外,关于这曲《东方红》,网上有一个流传甚广的说法,即它是用编钟演奏的。这个说法对不对呢?

不对。

网上所说的编钟,大多是指1957年河南长台关楚墓出土的13枚编钟(也有说是用1978年才出土的曾侯乙编钟的,就更扯了)。这套编钟出土时状态极佳,没过多久,科技工作者即以此试奏了《东方红》并通过广播全国播放。又由于编钟音色自带恢弘大气,后来北京站等许多车站或学校也用了这版音乐报时。于是,“编钟版”成了《东方红》一个深入人心的版本。

感兴趣的小伙伴可以到国家博物馆“古代中国”基本陈列看这套编钟|国家博物馆

但是,这13枚编钟是敲不出“7”音的,早在1959年即有学者质疑此版《东方红》里的“7”是否用了其他乐器。对于东方红一号乐音装置的主要设计者刘承熙来说,用这样一套不符合现代音律的乐器演奏,显然要冒着极大风险。据他回忆:

“北京火车站的钟声雄壮浑厚,我首先想到的是模仿它(即编钟版《东方红》),但是线路很复杂,结果没有采用。后来在北京乐器研究所和上海国光口琴厂的协助下,选中了 铝板琴的琴声。用线路来模拟铝板琴奏出的《东方红》乐曲,不仅声音清晰悦耳,而且线路简单,可靠性高。”

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铝板琴|Wikipedia

铝板琴是一种和木琴构造类似的打击乐器。也就是说,东方红一号播送的 其实是模拟铝板琴音色的电子音乐,即循环播放的《东方红》前8小节。这段音乐和编钟音色很不一样,具有浓浓的MIDI感。当时这样是因为条件所限,但现在来听的话,反而别有一种“跟宇宙对话”的侘寂之美。

整整50年过去,东方红一号仍在原来的轨道上遥望当年创造出它的中国人。目前中国在轨卫星已超过200颗,它并不孤单。

老一辈航天人逐渐交出接力棒,但他们的浪漫永不坍缩。那些“听得到”的浪漫,“看得见”的浪漫,伴随着五十年前从卫星上扩散出的《东方红》声波,在茫茫宇宙中微小,而又磅礴。


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