1970年4月24日，中國首顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號被成功發(fā)射，自此開啟中國的太空時代。50年前，東方紅一號讓中國成為世界上繼蘇聯(lián)、美國、法國、日本之后第五個成功發(fā)射國產人造地球衛(wèi)星的國家。50年后，這顆衛(wèi)星仍在軌飛行，見證著中國衛(wèi)星事業(yè)和航天事業(yè)的發(fā)展和成就。
東方紅一號為何能在軌飛行50年
由于長征一號的運載火箭運載能力較強，東方紅一號衛(wèi)星的起點很高。它總重173公斤，超過前4個國家發(fā)射的第一顆衛(wèi)星的總重量之和。公開資料顯示，蘇聯(lián)發(fā)射的人類首顆衛(wèi)星重量為83.6公斤，美國、法國和日本發(fā)射的首顆衛(wèi)星質量分別為8.2公斤、38公斤和9.4公斤，4顆衛(wèi)星加起來還比東方紅一號衛(wèi)星輕許多。東方紅一號衛(wèi)星運行在近地點439公里，遠地點2384公里，這條軌道也要比美蘇發(fā)射的第一顆衛(wèi)星的軌道高。
小火箭微信公眾號創(chuàng)始人邢強博士23日對《環(huán)球時報》記者表示，用現在的時髦說法，東方紅一號衛(wèi)星整個系統(tǒng)的完成度非常高。除了重量、軌道高度以外，那次任務不僅是簡單用火箭將衛(wèi)星送入軌道，它的載荷還實現了技術水平較高的操作，比如要在軌播放《東方紅》樂曲，既要保證樂音優(yōu)美還要考慮多普勒效應。另外，凡是衛(wèi)星可以覆蓋的國家和地區(qū)，中國向他們進行了非常精準的軌道預報，東方紅一號衛(wèi)星綜合體現了中國當時在運載火箭、衛(wèi)星平臺、載荷、上升段和在軌運行段的在軌測控技術，這四大系統(tǒng)在一次任務中得到很好的解決。這樣的任務完成度與其他國家有很大不同，說明不是為了趕世界前五這個節(jié)點，而是進行了非常系統(tǒng)化的建設才有了這次發(fā)射。
《環(huán)球時報》記者23日從航天科技集團了解到，在東方紅一號研制發(fā)射過程中，中國科研人員攻克了火箭級間連接和分離技術、末級火箭觀測裙設計、衛(wèi)星天線釋放和展開、儀器艙罩鍍金、熱真空模擬實驗、紅外地平儀的研制和試驗等一系列技術和工藝難關，并在跟蹤測軌技術、信號傳送方式、熱控制技術等方面超過了其他國家的首顆衛(wèi)星。
戚發(fā)軔院士在日前舉行的紀念座談會上表示，東方紅一號衛(wèi)星的發(fā)射，一舉打破了蘇聯(lián)、歐美等國家對航天尖端技術的壟斷。“搞東方紅一號的時候，我們沒用一個外國元器件，都是中國人自己造的。”戚發(fā)軔說。
邢強表示，東方紅一號已經在軌50年，這也是非常了不起的成就。一是因為上面談到的軌道高度比較高，另外一個原因是軌道傾角設計非常巧妙。當年中國航天工程師團隊選擇了一個既充分利用火箭運力、又能兼顧地區(qū)覆蓋能力，盡量讓更多國家和地區(qū)可以接收到樂音，并能看到中國衛(wèi)星的軌道。正是因為東方紅一號衛(wèi)星的軌道高度和軌道傾角的“優(yōu)雅”組合，才能讓它50年后仍然在軌道飛行。哪怕是美國這樣的航天強國的首顆衛(wèi)星也沒做到這一點。
專家梳理“東方紅”家族成績單
東方紅一號升空，拉開了中國探索太空的序幕。此后，我國的人造地球衛(wèi)星種類不斷豐富。在東方紅一號在軌50周年紀念日前后，多位國內知名航天專家對中國衛(wèi)星50年來的發(fā)展成就進行了梳理。
中國航天專家龐之浩23日對《環(huán)球時報》記者表示，中國衛(wèi)星發(fā)展可以分為3個階段，第一階段是技術準備階段（1956-1970年），完成了從基礎研究到東方紅一號入軌的任務。第二階段是技術試驗階段（1971-1984年），主要成果是研制、發(fā)射和運行返回式遙感衛(wèi)星、試驗性通信衛(wèi)星和科學探測與技術試驗衛(wèi)星。第三個階段為工程應用階段（1985年起至今）。在這個階段，我國衛(wèi)星工程從技術試驗走向工程應用，四大系列衛(wèi)星相繼投入使用。
龐之浩表示，我國衛(wèi)星工程從技術試驗走向工程應用時，剛開始是以衛(wèi)星業(yè)務運行試驗為主的衛(wèi)星業(yè)務初步運行階段，衛(wèi)星類型少、壽命短、故障多。從2000年起進入衛(wèi)星業(yè)務全面運行階段，不僅衛(wèi)星類型和數量多，“含金量”也大大提高。例如，遙感衛(wèi)星由回收型發(fā)展為傳輸型；通信衛(wèi)星由自旋穩(wěn)定、小容量發(fā)展為三軸穩(wěn)定、大容量；先后研制和發(fā)射了三代導航衛(wèi)星。
專家表示，“東方紅”系列的命名方式也經歷了一個變化的過程。東方紅一號是中國第一顆衛(wèi)星，我國之后陸續(xù)發(fā)展了三代地球靜止軌道通信衛(wèi)星平臺：東方紅二號、三號、四號，其中二號、三號有同名衛(wèi)星，而四號則只是作為平臺名稱使用。其中二號是小容量衛(wèi)星平臺，三號是中容量衛(wèi)星平臺，四號是大容量衛(wèi)星平臺。正在試驗的東方紅五號是超大容量平臺。
根據航天科技集團提供的數據，50年來，我國自主研制了17種型號的長征系列運載火箭，成功實施300余次發(fā)射，將500多顆航天器送入太空，成功率96%，可靠性、安全性和入軌精度達到世界領先水平。50年來，載人航天和深空探測不斷取得重大突破，我國成為世界上少數幾個獨立掌握載人天地往返、空間出艙、空間交會對接、推進劑在軌補加等重大技術的國家之一。2019年，圓滿完成嫦娥四號任務，在人類歷史上首次實現航天器在月球背面軟著陸和巡視勘察，進入了探索深空宇宙奧秘的新時代。50年來，北斗導航工程成功發(fā)射54顆衛(wèi)星，將在今年完成星座組網，建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)；高分衛(wèi)星相繼發(fā)射和投入使用，顯著提升我國對地遙感觀測能力，今年將形成具有時空協(xié)調、全天時、全天候、全球范圍觀測能力的穩(wěn)定運行系統(tǒng)。。
據風云四號衛(wèi)星總設計師董瑤海介紹，如今中國航天人用2代4型17顆風云系列氣象衛(wèi)星，探索出了一條具有中國特色的氣象衛(wèi)星發(fā)展之路，促成氣象衛(wèi)星中、美、歐三足鼎立格局。
對于中國航天取得的成就國外媒體也很關注。《巴基斯坦郵報》稱，過去一年，中國努力推動太空科學發(fā)展。中國嫦娥四號探測器，去年年初降落月球背面，玉兔二號已經成為在月球上工作時間最長的月球車。在新冠肺炎疫情期間，中國高分衛(wèi)星以及北斗導航系統(tǒng)，給方艙醫(yī)院建設提供了技術支持。
邢強表示，經過50年發(fā)展，從軌道角度講，中國衛(wèi)星已覆蓋低中高各種軌道高度，從小傾角到大傾角全部覆蓋，“東方紅”已不是一顆衛(wèi)星的名字，而是一個型譜和家族。從產業(yè)成熟度來看，無論通信、遙感、導航三大領域都擁有較為完善的體系。
后續(xù)重大發(fā)展方向 大、多、遠
伴隨著技術的發(fā)展，中國的航天器也從人造地球衛(wèi)星發(fā)展到載人飛船以及深空探測器，讓中國從世界第五，逐步向最前列挺進。但專家認為，這些成績很出色，但未來仍有很多重大技術需要突破。
美國《時代》周刊稱，從人造衛(wèi)星到月球和火星，中國在這些領域正迅速變成“太空超級大國”。美國彭博社稱，中國正在與美國在另一個星球展開爭奪。中國航天局準備今年執(zhí)行探測火星任務，該任務是中國探索清單上最雄心勃勃的項目，旨在與美國航空航天局獲得同樣地位，并將中國的科技知識轉化為現實產品。
邢強表示，從1970年首顆衛(wèi)星發(fā)射成功到2020年，中國已成功進行超過300次航天發(fā)射。按照在軌活躍衛(wèi)星數來說，是世界第二，僅次于美國，這個成就是了不起的。邢強將中國后續(xù)發(fā)展的重大任務方向總結為大、多、遠。“大”就是要在發(fā)展多種軌道、多種傾角衛(wèi)星譜系的基礎上，盡快在新一代載人飛船和貨運飛船支撐下完成空間站的建設，因為運營在軌長期有人值守空間站將為后續(xù)的星際探索提供大量技術儲備，并為醫(yī)學、工業(yè)生產、尖端基礎科學提供不可替代的科研平臺。“多”就是要看到僅拼單星性能指標的時代即將過去，“拼星座”的時代馬上到來。只有靠大量活躍衛(wèi)星的在軌，并組成動態(tài)、自組織、自管理的巨型星座，才能保證我國未來在太空的軌道和頻譜資源。為此，我國應該抓住機遇進一步推進低軌巨型星座的建設。“遠”就是要著眼于具有重大戰(zhàn)略意義的深空探測任務。雖然目前中國已實現探測器月球著陸，但人類重返月球的計劃始終在激勵著全球航天工程師，后續(xù)還要在人類重返月球計劃、人類首次登陸火星、小行星采礦等任務上求新、求遠。這些未來的重大任務都有賴于在衛(wèi)星關鍵技術的后續(xù)突破，比如高可靠、可長時間持續(xù)工作的大功率電推進發(fā)動機，以及低軌道的星間通信，這些都是人類航天領域比較前沿的技術，在這些領域中國和世界上最頂尖的航天強國站在同一起跑線上。
【環(huán)球時報報道 記者 劉揚 特約記者 張亦馳 任重】
