從“581”任務到“502”會議
——東方紅一號衛(wèi)星方案制定歷程

劉暢 陳琛 來肖華 （北京空間科技信息研究所）

東方紅一號衛(wèi)星是中國第一顆人造地球衛(wèi)星，于1958年提出研制構(gòu)想，1970年成功發(fā)射。它的成功研制和發(fā)射，為中國航天事業(yè)的建立和發(fā)展做出了開創(chuàng)性貢獻，奠定了中國航天事業(yè)前進發(fā)展的重要基礎，開創(chuàng)了中國航天事業(yè)的新紀元。東方紅一號衛(wèi)星方案制定過程曾因政治、經(jīng)濟等原因相繼經(jīng)歷了準備、論證、調(diào)整三個階段。

1“581”任務— —方案準備

中國也要發(fā)射人造衛(wèi)星的構(gòu)想

1957年10年4日，蘇聯(lián)成功發(fā)射了世界第一顆人造地球衛(wèi)星，開啟了人類的太空時代，在中國引起了熱烈反響。10年13日，中國科學院（以下簡稱中科院）組織召開了“關(guān)于蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星的座談會”。錢學森、趙九章等科學家在發(fā)射人造衛(wèi)星的技術(shù)、意義及影響方面展開了熱烈討論，提出了中國也要發(fā)射人造衛(wèi)星的建議。

1958年5年17日，毛澤東主席在中共八大二次會議上正式發(fā)出“我們也要搞人造衛(wèi)星”的偉大號召。為響應號召，使中國的人造衛(wèi)星研制工作盡快步入正軌，國務院副總理聶榮臻責成中科院與國防部五院盡快制定規(guī)劃，討論分工。8年，中科院黨組書記張勁夫召集錢學森、趙九章、郭永懷、陸元九等科學家商討盡快擬定我國人造衛(wèi)星發(fā)展規(guī)劃草案。中科院將人造衛(wèi)星研制工作列為了中科院1958年第一項重大任務（代號“581”任務），并成立“581”組專門負責空間技術(shù)發(fā)展規(guī)劃和業(yè)務協(xié)調(diào)工作。與此同時，中科院開始籌建三個設計院：第一設計院負責衛(wèi)星、運載工具的研制，由力學所籌建成立；第二設計院負責控制系統(tǒng)的研制，由自動化研究所籌建成立；第三設計院負責探測儀器研制與空間物理研究工作，由地球物理所籌建成立。

為向1958年國慶獻禮，第一設計院剛剛成立，便迅速投入到了衛(wèi)星及運載工具的結(jié)構(gòu)設計、探空火箭頭部模型研制等工作，并在1958年10年中科院躍進成果展覽會上展出了衛(wèi)星及運載工具的設計圖和模型。

1958年10年16日，中科院派出了以趙九章為首，衛(wèi)一清、楊嘉墀、錢驥等組成的中科院高空大氣物理代表團到蘇聯(lián)考察學習?？疾旃ぷ鞒掷m(xù)了70 余天，除了在氣象火箭（包括遙測、彈道測定、振動試驗等），運載火箭及人造衛(wèi)星上的觀測儀器，射高在100km以下的箭頭布置及回收這幾個方面有所收獲外，對于涉及人造衛(wèi)星核心的設計、研制知識基本一無所獲。代表團回國后，對考察情況做了認真總結(jié)，對比國內(nèi)情況分析后，清醒認識到：發(fā)射人造衛(wèi)星是一項技術(shù)復雜、綜合性強的大工程，既需要較高的科學技術(shù)水平，也需要強大的工業(yè)基礎。中國的空間技術(shù)要由小到大、由低到高發(fā)展。中國衛(wèi)星研制重點應立足國內(nèi)，一定要走自力更生的道路。

研制方向調(diào)整

1959年1年21日，張勁夫向中科院傳達了國務院副總理鄧小平“明年不放衛(wèi)星”的指示，并根據(jù)指示提出“就湯下面，因國家經(jīng)濟困難，暫停衛(wèi)星研制工作，集中力量先搞探空火箭”?！?81”任務從衛(wèi)星及運載工具的設計研制變?yōu)榱恕耙蕴娇栈鸺毐呖瘴锢硖綔y打基礎，不斷探索衛(wèi)星發(fā)展方向，籌建空間環(huán)境模擬實驗室”。為將北京技術(shù)力量和上海工業(yè)基礎結(jié)合起來，第一設計院遷往上海，成立上海機電設計院，重點投入到探空火箭研制工作。1960年至1965年間，上海機電設計院陸續(xù)完成T － 7、T － 7A 等9 批次27 枚探空火箭。

“581”任務重點變化后，中科院為進一步在理論方面搞清衛(wèi)星技術(shù)若干問題，決定把各學科專家們集中起來，開展不定期的星際航行座談會。1961年6月3日，中科院召開了第一次星際航行座談會，錢學森在座談會上發(fā)表了題為《今天蘇聯(lián)及美國星際航行中的火箭動力及其展望》，此后3年間，星際航行座談會共召開十二次專題會議，各專業(yè)領(lǐng)域?qū)＜覍W者近兩百人參加會議，廣泛討論了外層空間、衛(wèi)星遙測、宇宙醫(yī)學等眾多學科的重大技術(shù)問題，為中國第一顆人造地球衛(wèi)星方案設計做出了堅實可靠的理論準備。

2“651”會議——方案論證

“651”工程

1964年12年，趙九章向國務院總理周恩來提交了關(guān)于盡快全面規(guī)劃中國人造衛(wèi)星的建議。1965年1月，錢學森向國防科委提交報告，建議早日制定我國人造衛(wèi)星的計劃。2年，國務院副總理聶榮臻對報告做出批示。3年11日，中科院召開研究人造衛(wèi)星規(guī)劃工作會議，部署規(guī)劃工作。3年13日，趙九章組織“581”組召開會議，何正華在會議上提出中國第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)送《東方紅》樂音或電碼作為識別信號的方案設想。4年，國防科委向中央專委呈送了關(guān)于研制人造衛(wèi)星的報告。5年，中央專委第十二次會議正式批準了此報告。

1965年5年31日，中科院新技術(shù)局正式成立了衛(wèi)星本體組，負責擬定中國第一顆人造地球衛(wèi)星方案設想。7年1日，中科院向中央專委呈送《關(guān)于發(fā)展我國人造衛(wèi)星工作規(guī)劃方案建議》。闡述了發(fā)射人造衛(wèi)星的主要目的；十年奮斗目標和發(fā)展步驟；我國發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星方案；關(guān)于衛(wèi)星軌道的選擇和地面觀測網(wǎng)的建立；重要建議和措施五個方面的內(nèi)容。報告認為在設計第一顆人造衛(wèi)星時，必須首先考慮到政治影響。我國第一顆衛(wèi)星應該比蘇、美第一顆衛(wèi)星先進。表現(xiàn)在比他們質(zhì)量大，發(fā)射機功率大，工作壽命長，技術(shù)新，看得到，聽得見。進入軌道的末級火箭體積較大，又經(jīng)拋光處理，可以起到看得到的作用，關(guān)于衛(wèi)星提出了以下三個方案。

第一個方案是：衛(wèi)星質(zhì)量約為95kg，球體，直徑為1m，衛(wèi)星內(nèi)除放有宇宙線、軟X 光、電離層、艙內(nèi)外溫度等測量儀器外，還有兩部發(fā)射機發(fā)送電碼。當衛(wèi)星經(jīng)過上空時，用短波接收機就可以收聽到。衛(wèi)星的電源用硅太陽能電池及鎘鎳蓄電池。

第二個方案是：衛(wèi)星質(zhì)量、內(nèi)容與第一個方案相仿，但外形是一個圓柱體，直徑80cm，高90cm，側(cè)面是18 塊矩形平面，質(zhì)量約為85kg，設有硅太陽能電池。由于衛(wèi)星外形不是球體，大部分經(jīng)常面向日光，需要用衛(wèi)星自行旋轉(zhuǎn)方法保持姿態(tài)穩(wěn)定。

第三種方案是：一枚火箭發(fā)射兩顆衛(wèi)星，一個是球體，一個是圓柱體，兩個質(zhì)量各為60kg。球體衛(wèi)星直徑85cm，設有兩臺短波發(fā)射機和遙測發(fā)送設備等。圓柱體衛(wèi)星直徑70cm，高60cm，側(cè)面為18塊矩形平面。探測儀器除設有兩臺短波發(fā)射機外，均和第一方案相似。球體衛(wèi)星主要起“能聽得到”的作用，柱體衛(wèi)星做科學探測用，末級火箭進入軌道時，彈射分離器先將球體衛(wèi)星彈出，數(shù)分鐘后再將柱體衛(wèi)星彈出，兩個衛(wèi)星的姿態(tài)均用自旋方式保持穩(wěn)定。

1965年8年，《關(guān)于發(fā)展我國人造衛(wèi)星工作規(guī)劃方案建議》在中央專委第十三次會議上進行討論，原則上得到批準。中央專委對第一顆人造衛(wèi)星提出的要求是：必須考慮到政治影響。我國第一顆人造衛(wèi)星應該比蘇聯(lián)、美國第一顆衛(wèi)星先進，再比他們質(zhì)量大，發(fā)射機功率大，工作壽命長，技術(shù)新，能聽得見。中央專委的決策進一步加快了中國人造衛(wèi)星計劃的發(fā)展進程。為全國協(xié)作方便和保密起見，中科院將搞人造衛(wèi)星工程的代號定為“651”工程。

42天激烈論證

1965年10年20日，中科院受國防科委委托召開了中國第一顆人造衛(wèi)星方案論證會（代號“651”會議）。裴麗生作了大會報告，在報告中建議第一顆人造衛(wèi)星作為科學探測衛(wèi)星，通過它為以后的應用衛(wèi)星打下基礎。

1965年10年21日，“651”會議聽取了第一顆人造地球衛(wèi)星總體方案、衛(wèi)星本體方案、運載工具方案等報告。

隨后，會議分為總體、衛(wèi)星本體、運載工具、地面四個組分別開會。衛(wèi)星本體組就衛(wèi)星方案展開了激烈討論。經(jīng)過討論，大家逐漸形成共識：要在可靠的基礎上，力爭先進，而且先進指標不一定那么多，保證一兩項就行，衛(wèi)星方案要留有余地。對于太陽能電池的問題，衛(wèi)星本體組提議可以先在第一顆衛(wèi)星上安裝幾塊試試看，待以后再采用。

1965年10年25日，根據(jù)領(lǐng)導小組安排，由中科院相關(guān)技術(shù)人員對方案制定過程中的一些問題做了進一步補充說明。首先由自動化研究所對姿態(tài)控制問題進行說明。第一顆衛(wèi)星原來沒有考慮姿態(tài)控制，后來考慮到第二和第三顆應用衛(wèi)星的需要，認為有必要在第一顆衛(wèi)星上把姿態(tài)控制作為試驗項目加上去，為下一顆衛(wèi)星做準備。

對于第一顆衛(wèi)星要不要姿態(tài)控制及如何控制，會上有人提議，第一顆衛(wèi)星簡單一些、可靠一些，可以不搞姿態(tài)控制，第二顆衛(wèi)星或以后發(fā)射的衛(wèi)星再做姿態(tài)控制試驗。針對這些問題，自動化研究所楊嘉墀組織姿態(tài)控制小組進行了深入研究，認為從以后一系列衛(wèi)星的發(fā)射需要考慮，應該有姿態(tài)控制。姿態(tài)控制可以不采用遙控，而用自動控制來實現(xiàn)，比如，可以加幾個小噴嘴進行修正，還可以裝太陽角度敏感器。

經(jīng)過20天的熱烈討論，方案論證逐步深入，會議上除了對“第一顆衛(wèi)星是否要姿態(tài)控制，以及如何控制”展開激烈討論外，還對“為實現(xiàn)看得見是否需要第三級火箭采用固體發(fā)光辦法”、“考慮將來載人宇宙飛船發(fā)展，是否早一點開展回收問題”，以及“衛(wèi)星結(jié)構(gòu)如何布局、能源怎么分配”等問題進行了詳細討論。

1965年11年30日，“651”會議總結(jié)大會召開，到此時會議已經(jīng)激烈的論證了42天。國防科委副主任羅舜初在大會總結(jié)發(fā)言時指出：關(guān)于發(fā)射人造衛(wèi)星的問題，趙九章、錢學森同志在此前就提出過設想，沒有他們的設想，就不可能有今天的結(jié)果。經(jīng)過這次方案論證會議討論，總體方案逐漸清晰完善，是否可歸納為“上得去、站得住、轉(zhuǎn)得動、抓得住、聯(lián)得上、聽得到”，并爭取一次發(fā)射成功。事業(yè)中有反復是肯定的，但在衛(wèi)星上天問題上，我們要很好考慮、周密部署、爭取一次成功！

衛(wèi)星方案出臺

1965年12年24日，衛(wèi)星本體組根據(jù)討論結(jié)果，形成了我國第一顆人造衛(wèi)星方案。明確我國第一顆人造衛(wèi)星屬科學探測衛(wèi)星系列，命名為東方紅一號。在衛(wèi)星上裝有短波發(fā)射機，以20MHz 左右的頻率發(fā)出《東方紅》樂曲（或電碼）作為呼號。衛(wèi)星結(jié)構(gòu)為1m 直徑近球型多面體，衛(wèi)星北極端安裝遙測遙控超短波信標天線，南極端裝有底座便于連接末級火箭的彈射分離機構(gòu)，在赤道上為一圓柱形腰帶可安裝短波天線、微波天線、姿態(tài)控制的噴氣嘴、紅外地平儀探頭、太陽角計探頭等，在表面積的50% 上安裝太陽能電池。衛(wèi)星溫度控制方式采用自然平衡加無源控制。衛(wèi)星姿態(tài)控制采用自轉(zhuǎn)加校正的二軸控制方案?？茖W探測儀器包括宇宙線強度計、軟X 光探測儀、磁場強度計。

1965年12年27日，中科院召開了“651”工程第一次工作會議。明確了關(guān)于第一顆衛(wèi)星的技術(shù)方案按“651”會議方案規(guī)定的指標執(zhí)行，依此開展研制工作。

3“502”會議——方案調(diào)整

“651”會議后，第一顆人造地球衛(wèi)星的研制工作步入正軌，各承研單位很快開展了相關(guān)技術(shù)攻關(guān)工作。但各分系統(tǒng)的研制進展情況極不平衡，如果按“651”會議原定方案開展研制工作，想要如期發(fā)射，存在很大困難。

1966年5年11日，我國衛(wèi)星系列規(guī)劃論證準備會議召開，討論我國衛(wèi)星系列規(guī)劃方案草案。5年18日，有人提出：我國核試驗進展很快，導彈研制工作也急起直追。面對這樣的大好形勢，衛(wèi)星工作也應迅速跟上。將第一顆衛(wèi)星的發(fā)射時間提早到1968年，更有利于調(diào)動各方面的積極性，將改變視衛(wèi)星任務為“長遠重點，不必著急，可慢慢來”的看法，從而有力地促進整個衛(wèi)星事業(yè)。但截至當時，衛(wèi)星本體剛完成了結(jié)構(gòu)設計，并加工了兩個殼體模型，還有不少關(guān)鍵技術(shù)需要攻關(guān)。

面對這種現(xiàn)狀，對于東方紅一號衛(wèi)星的總體方案產(chǎn)生了兩種思路：第一種是按照原定方案，把東方紅一號衛(wèi)星做成科學探測衛(wèi)星；第二種是把東方紅一號做成工程衛(wèi)星。前者要安裝姿態(tài)控制系統(tǒng)和多項科學儀器，技術(shù)復雜；而后者則除了《東方紅》樂音裝備，什么探測儀器都不上。只要衛(wèi)星上了天，能放音樂，就說明我們掌握了火箭、衛(wèi)星、測控、靶場、地面環(huán)境等一整套衛(wèi)星工程技術(shù)，衛(wèi)星工程就算驗證成功。

1967年3年，中科院“651”設計院提出了第一顆衛(wèi)星本體方案簡化的思路。

與此同時，為了克服衛(wèi)星研制工作受到的沖擊，將分散的研制力量集合起來，聶榮臻向中央呈送了調(diào)整改組國防科研機構(gòu)的請示報告，提出了組建中國空間技術(shù)研究院的建議。1967年3年20日，國家主席毛澤東批準了此報告。

1967年8年12日，國防科委六五一籌備處成立，負責籌建中國空間技術(shù)研究院，并從系統(tǒng)工程的觀點出發(fā)，由孫家棟著手制定調(diào)整后的東方紅一號衛(wèi)星總體方案和任務書。

1967年12年11日，國防科委主持召開第一顆人造衛(wèi)星研制工作會議（代號“502”會議）。會議對研制任務書和衛(wèi)星總體方案等進行了充分討論。

經(jīng)過8天討論，會議確定了最終方案，去掉了原定的姿態(tài)控制以及宇宙線強度計、軟X 光探測儀、磁場強度計等試驗項目。明確“第一顆衛(wèi)星為政治星”，凸顯工程目標。明確了衛(wèi)星遙測和電子音樂系統(tǒng)播放東方紅樂曲前八小節(jié)，樂曲發(fā)射機和超短波信標機的連續(xù)工作時間大于7天。為滿足末級火箭肉眼能見到的要求，在末級火箭上安裝展開式觀測裙，使末級火箭達到二等星的亮度。會議還提出衛(wèi)星發(fā)射日期安排在1968年國慶節(jié)前，并明確各項目的責任單位與時間節(jié)點。這次會議確定了東方紅一號作為工程衛(wèi)星的方案，將衛(wèi)星總體要求最終聚焦為“上得去、抓得住、聽得到、看得見”。會后，國防科委六五一籌備處正式下發(fā)了東方紅一號衛(wèi)星任務書，確定了任務及主要技術(shù)指標、衛(wèi)星本體技術(shù)方案以及研制任務分工。

雖然存在缺乏研制經(jīng)驗，缺少保障條件等種種原因，東方紅一號衛(wèi)星沒能在1968年如期發(fā)射，但在中國空間技術(shù)研究院成立后，還是依據(jù)新的方案，保證了試樣、正樣階段研制工作的穩(wěn)步推進，并在1970年3年21日完成兩顆衛(wèi)星的總裝工作。

1970年4年24日，東方紅一號衛(wèi)星由長征一號運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，進入高度為439km/2384km，傾角為68.5°的軌道。衛(wèi)星在軌運行28天，以20.009MHz 頻率發(fā)送《東方紅》樂音和衛(wèi)星工程遙測參數(shù)。

4 結(jié)語

東方紅一號衛(wèi)星作為中國第一顆人造地球衛(wèi)星，它的方案制定經(jīng)過了近十年的探索、論證過程。在衛(wèi)星研制力量面臨沖擊時，中央政府果斷決策，組建中國空間技術(shù)研究院并隸屬軍隊編制，保證了衛(wèi)星研制任務存續(xù)的可能。在原有衛(wèi)星方案推進緩慢，難以協(xié)調(diào)的現(xiàn)實面前，總體技術(shù)人員將衛(wèi)星從科學探測衛(wèi)星重新定位為工程衛(wèi)星，并聚焦為“上得去、抓得住、聽得到、看得見”四項基本功能，用最可靠的技術(shù)、最少的代價、最短的時間、最有利的配合、最有效的適應性和最有遠見的前瞻性，制定出最可行的方案，保證了中國第一顆人造地球衛(wèi)星在1970年的成功發(fā)射，開創(chuàng)了中國航天事業(yè)第一個里程碑。