沒想到，52 年過去了，東方紅一號衛(wèi)星竟然還在天上飛？！要不是真有人拍到了，說實話我還有點不敢相信。就在幾天前，一段“世紀同框”的視頻讓網友集體破防：
△ 圖源：騰訊視頻
視頻中，“東方紅一號”衛(wèi)星與中國空間站擦身而過，發(fā)射相差了近半個世紀的兩個人造天體在夜空中“遙遙相望”。有網友感慨這相隔半世紀的兩顆“星星”相聚的奇跡：
但讓更多網友驚奇的是，“東方紅一號”竟然還在天上：
畢竟，同時期美國、蘇聯(lián)和日本發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星，都已經因為軌道、動力等各種原因墜毀?！皷|方紅一號”本身的意義無需贅述，它是我國第一顆人造衛(wèi)星。作為“兩彈一星”中的“一星”，承載著幾代航天人的夢想和初心。
而“東方紅一號”的發(fā)射，更標志著中國對于太空的探索就此拉開序幕。在這之后，我國航天發(fā)展一路“開枝散葉”——
“東方紅一號”衛(wèi)星總設計師孫家棟，成為我國首任探月工程總設計師，開啟了我國探月和深空探測之路；
“東方紅一號”衛(wèi)星技術負責人之一戚發(fā)軔，擔任神舟飛船總設計師，由此我國開始在載人航天上書寫歷史；
“東方紅一號”衛(wèi)星測控系統(tǒng)總設計師陳芳允，成為北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)創(chuàng)始人之一；
……
但其實，這顆在太空中飛了 52 年的“東方紅一號”衛(wèi)星，最初是在從理論到工業(yè)幾乎“一無所有”的基礎上研發(fā)出來的。5000 多人，在 2 億元經費的基礎上，用筆和算盤一步步“手工”完成了衛(wèi)星從設計、生產、制造到發(fā)射的全過程。
宇宙中第一次有了來自中國的聲音
1970 年，宇宙中第一次有了來自中國的聲音 —— 中國第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號成功發(fā)射，開啟了中國航天史的新紀元。因為衛(wèi)星在太空中向全世界發(fā)出《東方紅》的歌聲而得名“東方紅一號”。
它重達 173 公斤，是一枚直徑為 1 米的球形多面體，裝有 4 根 3 米長的鞭狀天線。該衛(wèi)星升空后，繞地運行周期為 114 分鐘，在用 20.002 兆赫頻率播放樂曲《東方紅》的同時，傳送遙測參數(shù)和科學探測數(shù)據(jù)。
如今每年的中國航天日，就定在發(fā)射當天 ——4 月 24 日。
但回顧當時東方紅一號從 0 到 1 的研制，一切都是那么不容易。
上世紀五十年代末，中國正式提出要做人造地球衛(wèi)星。在此之前，蘇聯(lián)已經成功發(fā)射了世界首顆人造衛(wèi)星。美國緊隨其后，在 1958 年將探險者一號送上太空。
而這時候的中國，在經濟、人才等方面距發(fā)射衛(wèi)星的條件還距離很遠。就連在 1959 年十周年獻禮時，對外展出的衛(wèi)星和火箭模型，都是年輕學者用手工敲打出來的。
據(jù)央視報道，當時這些年輕人對火箭、衛(wèi)星知識的了解，還不如現(xiàn)在的中學生。而且即便模型做出來，還有一堆實際問題解決不了，比如設計參數(shù)無法抉擇、測試條件差、所需生產加工設備供應不上……
中國的科學家們也不是沒有想過向老大哥蘇聯(lián)學習，還跑到了莫斯科去調研，但結果無奈遇冷。而且由于國力有限，他們決定先打基礎，致力于火箭、高空物理探測等設備的研發(fā)上。
直至東風 2 號中程導彈發(fā)射成功，標志著中國基本上具備了發(fā)射人造地球衛(wèi)星的能力。在錢學森、 趙九章等人的帶動下，東方紅一號衛(wèi)星研制工作正式搬上了日程。
他們還立了個起點更高的 Flag：中國第一顆衛(wèi)星要在 100 千克左右。
當時蘇聯(lián)第一顆衛(wèi)星重量 83.6 千克，美國的第一顆衛(wèi)星僅 8.2 千克。衛(wèi)星越重，對火箭發(fā)動機以及各設備的要求也就越高。但最終他們完成了，而且實際重量達到了 173 千克。
直到 1968 年 2 月 20 日，中國空間技術研究院成立，東方紅一號的研制才正式搬上了日程 —— 錢學森擔任第一任院長，研制隊伍超 5000 人，中央撥款兩億人民幣。
△ 錢學森
據(jù)新華網報道，“東方紅一號”衛(wèi)星總體設計組副組長潘厚任回憶道：
兩億人民幣在那個時候，真是不容易的。
因為除了經費，老一輩航天人幾乎一無所有。期間的很多困難都是用“土方法”來解決的。比如像衛(wèi)星制造中的一道重要工序 —— 鉚接，因為當時衛(wèi)星廠是由科學儀器廠轉產，沒有干過這事兒，而且也沒有鉚槍和固定工件的桁架。
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。在這種條件下，他們解決了多項工藝問題，之后就來到了多個環(huán)境模擬試驗階段。
“東方紅一號”衛(wèi)星技術負責人之一戚發(fā)軔曾回憶起當時夏天試驗的時候，因為衛(wèi)星廠沒有低溫試驗室，就穿著大棉襖去到海軍的冷庫里進行試驗。
△ 圖源：宇宙高歌《東方紅》
條件是艱苦了些，但是技術卻始終在不停迭代。1967 年研究院成立前夕，中國摩擦學學科的開拓者與學術帶頭人黨鴻辛，和團隊一起解決了一個衛(wèi)星傳輸?shù)年P鍵問題。
他們選擇了一種以銅為基礎的導電干膜，成功解決了-100℃至 100℃下超短波天線信號傳輸困難的問題。地球之所以能接收到東方紅一號的音樂信號，就少不了黨鴻辛團隊的功勞。
△ 視頻源：宇宙高歌《東方紅》
信號的問題解決了，但衛(wèi)星本身還要經受住極端溫度變化的考驗。放在當時，這還是世界公認的難題。為此，中國科學家們研制出了一套完整的溫控系統(tǒng)來平衡衛(wèi)星內部的溫度，但系統(tǒng)正常運轉需要耗費大量的電力，而衛(wèi)星攜帶的電量很有限。
最后，他們想到利用其他儀器在工作時產生的熱量，幫助衛(wèi)星控制溫度，其外部材料采用的是按照溫控處理的鋁合金材料，如此一來解決了耗電大的難題。
很快在兩三年之后，他們就完成了首顆人造衛(wèi)星的目標。1970 年 4 月 24 日，長征一號運載火箭搭載東方紅一號衛(wèi)星成功進入預定軌道，完成為期二十多天的探測任務，至同年 5 月 14 日停止發(fā)射信號。
中國至此成為世界上第五個獨立研制和發(fā)射衛(wèi)星的國家。從正式立項到衛(wèi)星成功發(fā)射，中國完成的時間僅不到五年。而且時至今日，東方紅仍在太空中飛行，俯瞰這中國航天的發(fā)展。同時期的衛(wèi)星大多已墜入大氣層當中去了。
這究竟是如何做到的？
為何東方紅一號仍在軌運行
還得從當時整個技術方案說起。當時設計東方紅一號衛(wèi)星，主要任務是進行衛(wèi)星技術試驗、探測電離層以及大氣層密度。因而在軌道設計上是一個近地點在 441 公里左右，遠地點在 2368 公里左右，與地球赤道平面成 68.5 度角的近地橢圓軌道。
我們知道，衛(wèi)星在太空繞地球飛行不需要動力，完全靠慣性飛行。理論上，如果沒有任何阻力，就沒有能量消耗，會永久飛行下去。
但實際上，太空并非空無一物，尤其是在地球近地軌道上仍然有少量的氣體存在，越靠近地球氣體分子越多，這也是為什么目前空間站每隔一段時間就要主動升軌的原因。
上面我們提到，東方紅一號運行在近地點 441 公里，遠地點達 2368 公里的軌道上。作為比較，目前國際空間站運行在 420 公里高的軌道上。由此可見，即便東方紅一號的近地點也比國際空間站的軌道還高。因此，東方紅一號在軌道上運行受到的阻力很小。
至于另一種更普遍的歸宿 —— 進入到大氣層（100 公里~300 公里左右區(qū)間）燒毀解體，那也是要等待猴年馬月的。
據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，東方紅一號衛(wèi)星最新近地點高度為 428 公里，遠地點高度為 2030 公里。也就是說，經過半世紀的運行，東方紅一號的近地點僅降低了 13 公里。
但要發(fā)射這么高軌道的衛(wèi)星并不簡單，起初“長征一號”的理論基礎東風四號導彈，并不具備將衛(wèi)星發(fā)射到 400 多公里高度的動力。因此，“長征一號”在東風四號基礎上進行了大幅優(yōu)化，包括將火箭升為三級等…… 最終成功將東方紅一號送到指定的軌道。
而這次任務的成功，也為我國后續(xù)航天技術的發(fā)展打下了堅實的基礎。
半世紀的中國航天路
“東方紅一號”衛(wèi)星發(fā)射結束，中國航天之旅才剛剛啟程。
在往后的 50 年里，最初參與“東方紅一號”衛(wèi)星項目的科學家們，帶著摸索出來的航天技術深入更復雜的領域，完成了一個又一個不可能的任務 ——
從載人航天，到探月和深空探測任務，朝著星辰大海一步步前進。
提出運載東方紅一號衛(wèi)星上天的“長征一號”運載火箭技術方案、并組織將之研制出來的王希季，在東方紅一號任務結束后，再次撐起了我國第一顆“返回式衛(wèi)星”總設計師的重擔。
1975 年，我國第一顆返回式衛(wèi)星發(fā)射并回收成功，成功走出了載人航天的第一步。
在這之后，“東方紅一號”衛(wèi)星測控系統(tǒng)總設計師陳芳允，與合作者共同提出“雙星定位系統(tǒng)”，成為北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的重要理論基礎；
“東方紅一號”衛(wèi)星技術負責人之一戚發(fā)軔，受命擔任神舟飛船總設計師，前后一共進行了四次無人飛船試驗，還有無數(shù)次地面試驗。
2000 年，2 顆北斗導航實驗衛(wèi)星成功發(fā)射，中國終于擁有了自主的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
2003 年，“神舟五號”搭載楊利偉成功升天，中國第一次真正實現(xiàn)載人航天飛行任務。
負責發(fā)射“東方紅一號”衛(wèi)星的“發(fā)射將軍”胡世祥，在當時也擔任著中國載人航天工程的副總指揮，見證了我國從發(fā)射第一顆衛(wèi)星、到成功載人航天的歷史進程。
也是這一年，“東方紅一號”總設計師孫家棟出任中國探月工程總設計師，進一步將我國的航天夢從近地軌道延伸出去。
2007 年，我國第一顆探月衛(wèi)星“嫦娥一號”發(fā)射升空，成功進入環(huán)月軌道并繞月飛行，我國正式開啟探月時代。
2008 年，“神舟七號”發(fā)射升空并進入預定軌道，中國航天員第一次實現(xiàn)太空行走，掌握了空間出艙活動技術。
2017 年，天宮二號與天舟一號完成交會對接，中國空間站建設邁出重要一步；2020 年“嫦娥五號”探測器發(fā)射升空并成功攜帶月球樣品返回；同年北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式開通……
就在前幾天，一段東方紅一號與中國空間站“同框”的視頻引爆全網。
它由北京天文館研究員、《天文愛好者》雜志主編朱進，和清華大學天體物理專業(yè)博士王卓驍共同拍攝，采用的是長焦跟蹤和廣角短曝光的方式。
△ 左為朱進，右為王卓驍
這天剛好是 4 月 24 日，東方紅一號衛(wèi)星發(fā)射日期，也是朱進生日。每年這個日子里，他都會去看看東方紅一號是否過境。
△ 拍攝時（授權：喬輝）
而在前 2 天，朱進恰好也拍到了中國空間站（天宮空間站）與東方紅一號同框的照片。
照片中，東方紅一號與中國空間站的軌跡被共同定格于夜空，這也被網友們稱為傳奇般的“世紀同框”。
當談及這些年我國太空探索的進展和影響時，朱進感慨：
這些年，中國的深空探測、探月還有載人航天有了不少的發(fā)展，也影響了一些小孩兒去關注星空，進而可能去關注天文。
期待我國航天技術發(fā)展得越來越好。
參考鏈接：
[1]https://view.inews.qq.com/a/20220424V02UZJ00
[2]https://www.sciencenet.cn/skhtmlnews/2018/11/4063.html
[3]https://mp.weixin.qq.com/s/zinTVi7zGBuADiqIqmuuvw
[4]https://heavens-above.com/orbit.aspx?satid=4382&lat=0&lng=0&loc=Unspecified&alt=0&tz=CET
[5]https://open.163.com/newview/movie/free?mid=TFTKM9INN&pid=JFTKM9IN5
[6]https://weibo.com/1697045860/LpWogBBNY?type=comment
[7]http://news.cctv.com/science/20060928/103731.shtml
[8]http://www.xinhuanet.com/politics/2020-04/24/c_1125902168.htm
[9]http://www.xinhuanet.com/politics/2020-04/24/c_1125897682.htm
[10]http://news.cntv.cn/lm/655/11/39051.html
[11]https://www.youtube.com/watch?v=-oEF6lmrz5c
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