第一卷 起步研究

第1章 批准实验卫星研制方案

毛泽东说：“当然啦，我们应该从小的搞起，但是像美国鸡蛋那样大的，我们不放。”

毛泽东沉吟了一会儿后，挥挥手说：“公报暂不发表，或近期不发表。”

周恩来亲切地说：“哟，这么年轻的卫星专家，还是小伙子嘛！还要好好学习，好好工作！”

1970年5月，中国空间技术研究院召开现场会。在这次会议上，国防科工委按照“综合利用”、“一次实验，全面收效”的精神，提出了中国第二颗卫星的总体方案，并将这颗卫星命名为“实践一号”。

“实践一号”将要肩负空间科学探测和航天新技术试验的双重任务。

不久，技术研究院将“实践一号”科学实验卫星方案汇报中央。

1970年8月，中央正式批准了这个方案。从此，中国的“实践一号”进入研制阶段。这时距离毛泽东提倡中国研制卫星已经12年了。

那是在1958年5月17日的八届二中全会上，一位代表提到了中国的人造卫星问题，会议气氛顿时热烈起来。毛泽东一边抽烟，一边认真听取代表们的发言。抽完一支烟时，毛泽东说话了。

“看样子，人造卫星把我们都搅得不得安生呀！苏联抛上去了，美国也抛上去了，我们怎么办？我们也要搞人造卫星！”

会场上—片寂静。大家都目不转睛地看着自己的领袖，听着他那用湖南口音说出的每一个字。

毛泽东把手掌往外一推，提高声音说。

当然啦，我们应该从小的搞起，但是像美国鸡蛋那样大的，我们不放。要放我们就放他个两万公斤的！

毛泽东似乎被自己的活感染了，话音刚落，便呼地一下站了起来。其他代表更是情不自禁，站起来长时间地热烈鼓掌。

在毛泽东发出“我们也要搞人造卫星”的号召之后十多天，聂荣臻即根据周恩来的指示召集专门会议，责成中国科学院和国防部五院的负责人张劲夫、钱学森、王诤，组织有关专家拟定人造卫星计划。但卫星计划的进展十分缓慢，并且还曾一度停止。

20世纪60年代初，中国发展了最初的探空火箭，为以后的航天技术打下了良好基础。

1965年前后，科学院及有关单位对研制卫星开展了许多预先研究。比如电源系统中太阳能电池片，镉镍电池的可靠组合，主动无源热控系统，百叶窗机构在真空状态下轴与轴之间的真空冷焊等关键技术。

一天下午，时任第七机械工业部一分院火箭总体部副主任的孙家栋正满头大汗地趴在火箭图纸上搞设计。这时，一位同志受上级委托专门来到了他的办公室开门见山地说明来意：

为了确保第一颗人造卫星的研制工作顺利进行，中央决定组建中国空间技术研究院，由钱学森任院长。钱学森向聂荣臻推荐你了，根据聂老总的指示，决定调你去负责第一颗人造卫星的总体设计工作。

钱学森是孙家栋十分佩服的科学家，在孙家栋的眼里，钱学森是一位治学非常严谨又十分爱护年轻人的学者。这一次钱学森点将点到了自己，而且还是聂老总亲自批准的，孙家栋心里说不出地激动。

不过孙家栋还是有些犹豫的，因为自己是搞火箭的，却突然让自己改行搞卫星，不知道自己能不能干好。不过没有多少时间让他犹豫，服从国家分配是当时最好的选择。孙家栋没有提任何条件和要求，便扛着被卷和书箱去报到了。从此，他也从火箭设计，走上了卫星总体设计的道路。

1967年12月，孙家栋主持了中国“第一星”技术方案的重新论证工作，确定“第一星”是试验卫星，命名为“东方红一号”。

后经毛泽东主席批准，中国空间技术研究院正式成立，它掀开了中国空间事业新的一页。孙家栋在研究院担任飞行器总体部技术负责人。

1969年10月，孙家栋随钱学森到人民大会堂向周恩来汇报“东方红一号”的研制进展情况。

钱学森首先汇报了卫星研制工程的总体情况，并向周恩来介绍了孙家栋。

周恩来很随和地问他年龄。孙家栋答：“39岁。”周恩来亲切地说：

哟，这么年轻的卫星专家，还是小伙子嘛！还要好好学习，好好工作！

“东方红一号”成功后，考虑到空间技术发展的需要，应该对长寿命应用卫星的一些关键技术，特别是对航天电源技术进行试验，孙家栋和承担“东方红一号”卫星研制工作的技术人员，提出了以试验长寿命供电系统为主要任务的第二颗人造卫星方案的设想。

随后，卫星各系统开展了方案设计及关键部件的试验工作。在孙家栋的主持下，中国第二颗人造卫星“实践一号”卫星总体方案制定下来。

方案设计充分继承了“东方红一号”卫星的技术和经验，又充分应用了已有预研基础的一些新技术和新设备，同时简化了卫星研制程序。

在“东方红一号”方案基础上制定的这个卫星总体技术方案和技术指标，使研制人员对卫星的用途更加清楚，对卫星工程指标也更加明白。

不久，方案获得中央批准，中国的科学试验卫星开始进入起步阶段。

第2章 开始研制实践一号卫星

1968年8月，中国的第二颗卫星“实践一号”的研制工作拉开序幕。

虽然简化了整星的研制程序，但是“实践一号”卫星又新添了许多仪器设备，所以还必须经过模样、初样、正样三个阶段的研制生产。

研制生产工作由不同的科室分工合作，共同完成。

飞行器设计部遥测室主任陈宜元，主持设计长期遥测系统和电源系统的电路部分。设计完成后，在空间研究院上海科学仪器厂生产加工。

在设计生产过程中，陈宜元他们经历了许多艰难，最终还是保质保量地完成了任务。单就长期温控系统的研制，就进行了1000多次的试验，终获成功。

总设计师孙家栋更是全力以赴，投入中国第一颗科学考察卫星“实践一号”的紧张工作中去。

按照1971年3月初发射“实践一号”的预定时间，卫星将要出厂运往发射场。在运往发射场之前，尚有大量事情要孙家栋去处理，孙家栋忙得连家都顾不上了。

“实践一号”初样星研制工作完成后，进入正样星检测阶段。在检测过程中，研究人员发现两个大的问题。

一是卫星在模拟太阳光照射卫星北极进行热真空试验时发现，附舱I的温度比计算结果低了15度。附舱I的遥测设备如果长期在这个温度范围，必将影响正常工作。

这时，按照发射的总体进度，已经来不及对整星的热控设计进行更改了。当时有人提出是不是可以采用孙家栋在研制“东方红一号”卫星时所采用的串联电阻方式来解决。

经过大家商讨，否决了这个解决方法。因为太阳能电池的总供电功率也仅有不到10瓦，况且已经被各系统分配无余，显然是不可能的。如果不解决这个问题，整个发射计划都有可能被拖后腿。

在这个关键时刻，孙家栋逆向思维的总体技巧又派上了用场。他眉头一皱，计上心来，提出设法把太阳的热量多吸收一点进入卫星，可以在卫星外壳体上适当角度安装两片镀金板。

在诸多金属材料中，黄金具有吸收热量多、挥发热量少的特性，这两片“耳朵”便可以将太阳的热量吸收进入卫星内部，使卫星舱内的温度变化范围控制在设计要求之内。

第二个问题是应答机干扰。科研人员通过更换合适的应答机，这个问题最终也得以圆满解决。

经过科研人员两年的刻苦攻关，我国的“实践一号”终于要出厂了。“实践一号”卫星继承了“东方红一号”卫星的外型方案，也采用72面棱球体。不同的是，“实践一号”卫星球体表面除了28块太阳能电池外，还多出了两片亮闪闪的“耳朵”，这是孙家栋的“绝招儿”。

根据研制的最初构想，这颗星的主要任务是试验太阳能电池供电系统、主动无源温度控制、长寿命遥测设备、无线电线路在空间环境下长期工作性能，以及测量高空磁场、X射线、宇宙射线、外热流等空间环境参数。

孙家栋满脑子装的都是“实践一号”卫星的事情。这天一大早，孙家栋就起床了。他的妻子魏素萍提醒他说：“别忘了，再过两天就是年三十了。”孙家栋却根本没听见，含糊地答应一声“知道了”，就匆匆忙忙擦了把脸，与同事一起乘坐吉普车前往北京西南郊的研究部门。

一天的时间一晃就结束了，孙家栋根本没觉得疲惫，工作的专注，让他把一切都忘了。大家又坐上吉普车，踏上回家的路。

正当大家在颠簸的归途中静静地梳理着自己的思绪时，突然，吉普车载着连同司机在内的10个人，突然翻向路边很深的河沟，翻车位置就位于萧家河大桥拐弯处。

大家还没搞清是怎么回事，就都在车里撞成了一团。按照常理，吉普车翻到那么深的河沟里，一定是灭顶之灾。万幸的是，车上的10个人无一人重伤，孙家栋裹着他一天到晚不离身的棉大衣，硬是没有受到一点损伤。

为了不让家人担心，况且又没出什么事，孙家栋回家也就没把事情给家人讲。

直到第二天晚上，孙家栋的妻子魏素萍才得知了这件事，她当时吓得浑身发抖。一见到孙家栋，她就迫不及待地说：“你……你昨天出车祸了？为什么没告诉我？快让我检查一下！”孙家栋故作轻松地说：“昨天检查过了，一点事都没有。”

魏素萍还是不依不饶，硬将丈夫拉进了卧室，以一个医生的缜密和妻子的细腻将丈夫全身上下查了个遍，然后长长舒了口气，红着眼圈说：“算你命大！那么深的沟，想想都后怕！”

几天后，孙家栋就坐上火车专列奔赴卫星发射场了。

他这是要去执行中国第二颗卫星的发射任务，不知道此行是否顺利。

已是新年临近，但航天人心中对事业的热情远远超越了对传统节日的关注。

当时参加“实践二号”试验的技术人员如同上战场一般，纷纷表决心、写保证书，放弃与家人过团圆年，请求去几千里之外天寒地冻的塞外戈壁。

经过周密安排，试验发射的技术人员和解放军战士一起，护送着“实践一号”卫星和“长征一号”运载火箭出发。由北京到酒泉卫星发射中心是一段漫长的路，科研人员总感觉专列走得太慢了，大家恨不得一步就能跨到发射中心。

专列来到酒泉卫星发射中心后，在发射中心技术人员的大力协助下，航天试验队的技术人员马不停蹄，立即按测试计划，投入对卫星和火箭的测试工作中去。

经过大家齐心协力，终于赶在春节前把测试设备准备好了。伴随着新春的鞭炮声，大家迎来了一年一度的新春佳节。参加发射任务的人员在大年初一那天热热闹闹地吃了一顿饺子，然后，立即又回到了火箭、卫星的旁边。

当进行火箭模拟飞行试验时，控制系统计算装置的关机指令突然出现了异常。

大家通力合作，迅速查明是由于程序配电器转动产生电火花造成的。另外，连接陀螺加速度表的工艺电缆过长，也是其中的隐患。

孙家栋参加故障分析总结会，会后召集卫星有关人员开会，要求对火箭的故障进行举一反三地查找隐患，要在卫星的各个系统彻底消灭不安全因素，以确保卫星发射成功。

之后，孙家栋组织相关人员一起，对卫星与火箭进行了多个状态下的发射机与应答机无线电干扰试验。

通过试验，他们不仅掌握了无线电设备之间的相互干扰因素，而且摸清了干扰程度，为电子仪器的设计和改进提供了有益的经验。

在此基础上，为了确保卫星发射时跟踪测量的准确性，渭南测控中心又组织进行了卫星、火箭与地面测控设备的匹配模拟飞行试验，还用飞机装载上火箭和卫星的遥测、外测设备与地面设备进行校正飞行。

第3章 准确入轨却出现意外

1971年3月3日，位于西北大漠的酒泉卫星发射场寒风凛冽，一望无际的戈壁滩泛起黄色的沙尘。傍晚时分，随着太阳缓缓下山，发射场上人们依然在紧张有序地进行卫星发射前的最后准备。

20时，发射场坪已是空无一人，雄伟的火箭矗立在发射台上待命升空。高音喇叭里传来地下控制室调度指挥员的口令：

1分钟准备！

20时零3分，指挥员发出的口令：

点火！

随着火箭底部喷发的桔红色火焰，传来了惊天动地的轰隆声。只见火箭携带者“实践一号”卫星腾空而起，向茫茫天际飞去。

20时12分，测控系统传来消息：

卫星准确入轨！

“实践一号”卫星进入近地点266公里，远地点1826公里的预定椭圆轨道，卫星倾角69.9度，周期106分钟，完全符合预定指标。

卫星入轨后，跟踪测轨系统工作良好，实现了及时预报轨道的要求。

人们已经开始欢呼了，发射指挥人员正不断与全国各地遥测站进行联系，了解卫星的进一步情况。

就在这时，却发生了让人想为到的意外！

“实践一号”卫星入轨运行后，设立在全国各地的测量台站竟然都接收不到卫星发送的遥测信号。入轨后的卫星成为无法向地面发送信号的哑巴星！

这一现象令科技人员们十分焦虑，孙家栋更是焦急万分。他与同事们立即分析原因，期望尽快找到故障的所在。

毕竟卫星在天上，人在地面上。卫星在地面的检测都没什么问题，上天以后却出现这样的故障，孙家栋一时间分析不出原因。

根据接收“东方红一号”卫星信号的经验，20兆赫遥测无线电波可沿着电离层滑行到很远的地方，甚至在卫星运行一圈70%的时间内都能收到信号。

但是，这次却一反常态，卫星入轨后第一圈、第二圈都没有收到任何的遥测信号，这简直大大出乎人们的意料。

第二天上午，当卫星再次进入中国上空与接收站距离很近时，才接收到微弱的短期遥测信号。然而，这个信号只能勉强调解出数据，而长期遥测信号则被淹没在一片噪声之中。

这时，正在渭南测控中心的六部副部长王恕也非常紧张。

一年前发射“东方红一号”卫星时，控制计算机站和通信站尚未建成，对卫星进行跟踪测量的测控中心是在东风场区的28号。

第4章 哑巴星却成为长寿星

“实践一号”卫星发射前，基地考虑到渭南测控中心尚未经过考验，有些方面还不完善，打算仍以基地28号为测控中心，但王盛元、王恕、何日升等几位六部领导求战心切，一再要求把测控中心放在渭南。为此，他们还向基地司令员李福泽立下了“军令状”。

可现在，卫星已经在天上转了好几圈了，却发现遥测信号不能正常接收。虽然经过检查分析，排除了是地面测控网的问题，但不管怎么讲，作为测控人员来说，信号接收不正常，就毫无疑问地意味着失败。

这时，渭南测控中心的电话铃声响了起来，那声音此刻竟是惊心动魄。旁边有人刚一拿起电话，便传来李福泽重重的声音：“找王恕！”

王恕刚刚接过耳机，李福泽劈头就问：“怎么样了？信号正常没有？”

“还没有，司令员。我们正抓紧处理短期遥测数据，但有一点可以肯定，是卫星本身出了毛病。”

“周总理又打电话催问情况了。你告诉大家，要沉着一点，各个观测站连续观测，尽快拿出结论来。”

在北京的周恩来也很焦急，他拿着本应第二天就发布的新闻公报，连夜向毛泽东作了报告。

毛泽东沉吟了一会儿后，挥挥手说：

公报暂不发表，或近期不发表。

3月4日晚7时，孙家栋带领几位同志驱车来到北京京西宾馆，参加国防科委主持召开的紧急会议，专题研究讨论“实践一号”卫星出现的问题和解决方案。

经过分析，初步认为故障原因是由于末级火箭与卫星没有实现成功分离，遥测天线不能正常伸张，致使遥测信号不能正常发送。

“实践一号”卫星在浩瀚的太空中漫游，地面人员却不知道它的具体位置和工作状况，几天时间里，卫星曾经几十次飞过中国上空，但因为接收不到星上遥测信号，只能静静等待卫星信号的出现。

3月11日，测控人员在度过了8个不眠之夜后，奇迹出现了。正当地面人员仔细捕获监听时，突然在嘈杂的无线电信号中出现了一个大家亲切熟悉的信号，并且信号越来越强，越来越趋于正常。

经过判断，这信号果然就是几天来大家期盼等待的卫星的长期和短期遥测信号！

测控人员经过分析判断，最终得出了结论：原来卫星入轨后，虽然解锁螺拴已经起爆，但卫星和火箭第二级却未能立即分离，遥测天线未能伸展，卫星运行了许多圈后，才实现了星、箭分离，天线随即展开，遥测信号恢复正常。

3月20日，天文台观测到卫星与运载火箭分离的确切情况，进一步证明了测控人员分析的正确性。一场虚惊之后，大家把一颗提了老高的心放了下来。

“实践一号”卫星投入了正常运行；新华社发布了早就拟定好的新闻公报。

卫星正常运行，多年前的多项预研成果得到了验证和成功应用，使用太阳能电池与镉镍电池联合供电系统，突破了卫星的长期供电技术，为后续应用卫星奠定了良好的基础。

同时，“实践一号”成功实现了百叶窗机构的主动无源热控系统和低功耗小型遥测系统，探测了空间磁场和空间带电粒子的空间分布，获得了我国地区上空及其附近区域内，辐射带下边缘区域的位置和特征。

在“实践一号”卫星运行期间，卫星不断发回各种遥测信号，太阳能电源系统、热控系统，以及长期遥测系统的性能一直保持良好，经受住了长期空间环境的严峻考验，从而以其寿命长、可靠性高而引人注目。

这些，都令科技人员高兴之余，又感到颇有些意外。

“实践一号”卫星是中国第一颗长寿命卫星。原计划在轨道工作1年，但实际上工作了8年的时间，大大超过了设计指标。这项成果在国内和国际曾引起了广泛注意。