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52年了,东方红一号竟还在天上飞?!

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52年了,东方红一号竟还在天上飞?!

网易新闻 网易新闻 04-29 18:27

没想到,52年过去了,东方红一号卫星竟然还在天上飞?!


要不是真有人拍到了,说实话我还有点不敢相信。


就在几天前,一段“世纪同框”的视频让网友集体破防:


△图源:腾讯视频


视频中,“东方红一号”卫星与中国空间站擦身而过,发射相差了近半个世纪的两个人造天体在夜空中“遥遥相望”。


有网友感慨这相隔半世纪的两颗“星星”相聚的奇迹:



但让更多网友惊奇的是,“东方红一号”竟然还在天上:



毕竟,同时期美国、苏联和日本发射的第一颗人造卫星,都已经因为轨道、动力等各种原因坠毁。


“东方红一号”本身的意义无需赘述,它是我国第一颗人造卫星。作为“两弹一星”中的“一星”,承载着几代航天人的梦想和初心。


而“东方红一号”的发射,更标志着中国对于太空的探索就此拉开序幕。


在这之后,我国航天发展一路“开枝散叶”——


“东方红一号”卫星总设计师孙家栋,成为我国首任探月工程总设计师,开启了我国探月和深空探测之路;


“东方红一号”卫星技术负责人之一戚发轫,担任神舟飞船总设计师,由此我国开始在载人航天上书写历史;


“东方红一号”卫星测控系统总设计师陈芳允,成为北斗卫星导航系统创始人之一;


……


但其实,这颗在太空中飞了52年的“东方红一号”卫星,最初是在从理论到工业几乎“一无所有”的基础上研发出来的。


5000多人,在2亿元经费的基础上,用笔和算盘一步步“手工”完成了卫星从设计、生产、制造到发射的全过程。


宇宙中第一次有了来自中国的声音


1970年,宇宙中第一次有了来自中国的声音——


中国第一颗人造卫星东方红一号成功发射,开启了中国航天史的新纪元。


因为卫星在太空中向全世界发出《东方红》的歌声而得名“东方红一号”。


它重达173公斤,是一枚直径为1米的球形多面体,装有4根3米长的鞭状天线。


该卫星升空后,绕地运行周期为114分钟,在用20.002兆赫频率播放乐曲《东方红》的同时,传送遥测参数和科学探测数据。


如今每年的中国航天日,就定在发射当天——4月24日。



但回顾当时东方红一号从0到1的研制,一切都是那么不容易。


上世纪五十年代末,中国正式提出要做人造地球卫星。


在此之前,苏联已经成功发射了世界首颗人造卫星。美国紧随其后,在1958年将探险者一号送上太空。


而这时候的中国, 在经济、人才等方面距发射卫星的条件还距离很远。


就连在1959年十周年献礼时,对外展出的卫星和火箭模型,都是年轻学者用手工敲打出来的。


据央视报道,当时这些年轻人对火箭、卫星知识的了解,还不如现在的中学生。


而且即便模型做出来,还有一堆实际问题解决不了,比如设计参数无法抉择、测试条件差、所需生产加工设备供应不上……


中国的科学家们也不是没有想过向老大哥苏联学习,还跑到了莫斯科去调研,但结果无奈遇冷。


而且由于国力有限,他们决定先打基础,致力于火箭、高空物理探测等设备的研发上。


直至东风2号中程导弹发射成功,标志着中国基本上具备了发射人造地球卫星的能力。


在钱学森、 赵九章等人的带动下,东方红一号卫星研制工作正式搬上了日程。


△图源:新华网,乐音装置


他们还立了个起点更高的Flag:中国第一颗卫星要在100千克左右。


当时苏联第一颗卫星重量83.6千克,美国的第一颗卫星仅8.2千克。卫星越重,对火箭发动机以及各设备的要求也就越高。


但最终他们完成了,而且实际重量达到了173千克。


直到1968年2月20日,中国空间技术研究院成立,东方红一号的研制才正式搬上了日程——


钱学森担任第一任院长,研制队伍超5000人,中央拨款两亿人民币。


△钱学森


据新华网报道,“东方红一号”卫星总体设计组副组长潘厚任回忆道:


两亿人民币在那个时候,真是不容易的。


因为除了经费,老一辈航天人几乎一无所有。


期间的很多困难都是用“土方法”来解决的。


比如像卫星制造中的一道重要工序——铆接,因为当时卫星厂是由科学仪器厂转产,没有干过这事儿,而且也没有铆枪和固定工件的桁架。


工人们就靠一把小锤,用自己的身体当桁架,将铆钉一个个敲上去。


在这种条件下,他们解决了多项工艺问题,之后就来到了多个环境模拟试验阶段。


“东方红一号”卫星技术负责人之一戚发轫曾回忆起当时夏天试验的时候,因为卫星厂没有低温试验室,就穿着大棉袄去到海军的冷库里进行试验。


△图源:宇宙高歌《东方红》


条件是艰苦了些,但是技术却始终在不停迭代。


1967年研究院成立前夕,中国摩擦学学科的开拓者与学术带头人党鸿辛,和团队一起解决了一个卫星传输的关键问题。


他们选择了一种以铜为基础的导电干膜,成功解决了-100℃至100℃下超短波天线信号传输困难的问题。


地球之所以能接收到东方红一号的音乐信号,就少不了党鸿辛团队的功劳。


△视频源:宇宙高歌《东方红》


信号的问题解决了,但卫星本身还要经受住极端温度变化的考验。


放在当时,这还是世界公认的难题。


为此,中国科学家们研制出了一套完整的温控系统来平衡卫星内部的温度,但系统正常运转需要耗费大量的电力,而卫星携带的电量很有限。


最后,他们想到利用其他仪器在工作时产生的热量,帮助卫星控制温度,其外部材料采用的是按照温控处理的铝合金材料,如此一来解决了耗电大的难题。


很快在两三年之后,他们就完成了首颗人造卫星的目标。


1970年4月24日,长征一号运载火箭搭载东方红一号卫星成功进入预定轨道,完成为期二十多天的探测任务,至同年5月14日停止发射信号。


中国至此成为世界上第五个独立研制和发射卫星的国家。


从正式立项到卫星成功发射,中国完成的时间仅不到五年。


而且时至今日,东方红仍在太空中飞行,俯瞰这中国航天的发展。同时期的卫星大多已坠入大气层当中去了。


这究竟是如何做到的?


为何东方红一号仍在轨运行


还得从当时整个技术方案说起。


当时设计东方红一号卫星,主要任务是进行卫星技术试验、探测电离层以及大气层密度。


因而在轨道设计上是一个近地点在441公里左右,远地点在2368公里左右,与地球赤道平面成68.5度角的近地椭圆轨道。


我们知道,卫星在太空绕地球飞行不需要动力,完全靠惯性飞行。理论上,如果没有任何阻力,就没有能量消耗,会永久飞行下去。


但实际上,太空并非空无一物,尤其是在地球近地轨道上仍然有痕量的气体存在,越靠近地球气体分子越多,这也是为什么目前空间站每隔一段时间就要主动升轨的原因。


上面我们提到,东方红一号运行在近地点441公里,远地点达2368公里的轨道上。


作为比较,目前国际空间站运行在420公里高的轨道上。由此可见,即便东方红一号的近地点也比国际空间站的轨道还高。因此,东方红一号在轨道上运行受到的阻力很小。


至于另一种更普遍的归宿——进入到大气层(100公里~300公里左右区间)烧毁解体,那也是要等待猴年马月的。


据最新数据显示,东方红一号卫星最新近地点高度为428公里,远地点高度为2030公里。


也就是说,经过半世纪的运行,东方红一号的近地点仅降低了13公里。


但要发射这么高轨道的卫星并不简单,起初“长征一号”的理论基础东风四号导弹,并不具备将卫星发射到400多公里高度的动力。


因此,“长征一号”在东风四号基础上进行了大幅优化,包括将火箭升为三级等……最终成功将东方红一号送到指定的轨道。


而这次任务的成功,也为我国后续航天技术的发展打下了坚实的基础。


半世纪的中国航天路


“东方红一号”卫星发射结束,中国航天之旅才刚刚启程。


在往后的50年里,最初参与“东方红一号”卫星项目的科学家们,带着摸索出来的航天技术深入更复杂的领域,完成了一个又一个不可能的任务——


从载人航天,到探月和深空探测任务,朝着星辰大海一步步前进。


提出运载东方红一号卫星上天的“长征一号”运载火箭技术方案、并组织将之研制出来的王希季,在东方红一号任务结束后,再次撑起了我国第一颗“返回式卫星”总设计师的重担。



1975年,我国第一颗返回式卫星发射并回收成功,成功走出了载人航天的第一步。


在这之后,“东方红一号”卫星测控系统总设计师陈芳允,与合作者共同提出“双星定位系统”,成为北斗卫星导航系统的重要理论基础;



“东方红一号”卫星技术负责人之一戚发轫,受命担任神舟飞船总设计师,前后一共进行了四次无人飞船试验,还有无数次地面试验。



2000年,2颗北斗导航实验卫星成功发射,中国终于拥有了自主的卫星导航系统。


2003年,“神舟五号”搭载杨利伟成功升天,中国第一次真正实现载人航天飞行任务。


负责发射“东方红一号”卫星的“发射将军”胡世祥,在当时也担任着中国载人航天工程的副总指挥,见证了我国从发射第一颗卫星、到成功载人航天的历史进程。



也是这一年,“东方红一号”总设计师孙家栋出任中国探月工程总设计师,进一步将我国的航天梦从近地轨道延伸出去。



2007年,我国第一颗探月卫星“嫦娥一号”发射升空,成功进入环月轨道并绕月飞行,我国正式开启探月时代。


2008年,“神舟七号”发射升空并进入预定轨道,中国航天员第一次实现太空行走,掌握了空间出舱活动技术。


2017年,天宫二号与天舟一号完成交会对接,中国空间站建设迈出重要一步;2020年“嫦娥五号”探测器发射升空并成功携带月球样品返回;同年北斗三号全球卫星导航系统正式开通……


就在前几天,一段东方红一号与中国空间站“同框”的视频引爆全网。



它由北京天文馆研究员、《天文爱好者》杂志主编朱进,和清华大学天体物理专业博士王卓骁共同拍摄,采用的是长焦跟踪和广角短曝光的方式。


△左为朱进,右为王卓骁


这天刚好是4月24日,东方红一号卫星发射日期,也是朱进生日。每年这个日子里,他都会去看看东方红一号是否过境。


△拍摄时(授权:乔辉)


而在前2天,朱进恰好也拍到了中国空间站(天宫空间站)与东方红一号同框的照片。



照片中,东方红一号与中国空间站的轨迹被共同定格于夜空,这也被网友们称为传奇般的“世纪同框”。



当谈及这些年我国太空探索的进展和影响时,朱进感慨:


这些年,中国的深空探测、探月还有载人航天有了不少的发展,也影响了一些小孩儿去关注星空,进而可能去关注天文。


期待我国航天技术发展得越来越好。

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