东方红一号卫星的传奇与现代航天事业的发展

作者: 国家空间科学中心

来源: 中国科普博览

发布日期: 2020-04-23

本文回顾了中国第一颗人造卫星“东方红一号”的发射历史及其技术特点,探讨了其在太空播放《东方红》乐曲的原理,并介绍了“东方红一号”至今仍在轨道上的原因。此外,文章还概述了“东方红”系列卫星的发展历程,从“东方红二号”到“东方红五号”,展示了中国航天技术的进步和成就。

半个世纪前,1970年4月24号,中国自主研制的第一颗人造卫星“东方红一号”发射成功,《东方红》乐曲响彻太空,拉开了中国探索太空的帷幕。为了纪念中国航天事业成就,发扬中国航天精神,2016年3月8日,经国务院批复,同意将每年4月24日设立为“中国航天日”。

今天,熟悉的《东方红》又在耳边响起,让我们再次重温这段旋律……

2020年4月24日是第五个“中国航天日”,也是“东方红一号”——中国第一颗自主研发卫星成功发射50周年的纪念日,对于第一颗发射成功的“东方红一号”卫星,我们有太多好奇和怀念。

虽然宇宙是真空,声音因为没有介质而无法传播,但电磁波可以传播。《东方红》乐曲“响彻太空”,并不是说在太空中响彻着我们能听到的音乐声音,而是卫星一直在发射电磁波。

要想让地面上的人们听到乐声,主要有以下步骤:卫星在太空中用短波发射器发送《东方红》乐曲的电磁波波段的信号,信号通过发射机下行,由大型地面站接收,再通过广播电台转播。因此,全国人民听到的铝板琴音色的《东方红》乐曲,都是经广播电台对卫星信号转播后呈现的。

1965年9月,中科院卫星设计院提出,中国要超过苏联的卫星发射的电报码,就必须发射一个连续的信号。这个信号要有中国特色,而且要得到全球公认,所以提出了卫星播送《东方红》乐曲,并将卫星命名为“东方红一号”的建议,后来获得国家认可。在那个特殊的年代,让《东方红》乐曲响彻世界,也有一定的政治意义。

“东方红一号”卫星原设计时,有效载荷包括东方红乐音装置、太阳软X射线探测仪、粒子辐射计、磁强计和舱内气压计等科学探测仪器。其任务是探测太阳辐射、空间磁场、空间电离层环境和地球大气密度,然后通过遥测系统把相关数据发送回地面。它的发射成功,标志着中国成为世界上第5个独立研制和发射卫星的国家。

“东方红一号”采用银锌电池为电源,设计的工作寿命为20天,但它实际工作了28天,在1970年5月14日停止发射信号,与地面失去了联系。虽然实际发出的歌声已经在那一刻停止,但《东方红》的音乐早已写入了我们的记忆。

卫星能飞行至今是因为它所处的轨道较高,大气阻力很小,轨道衰减很慢。早期的卫星设计的轨道高度都很高,“东方红一号”如果不发生撞击,再飞几百年也没问题,但它也不会飞离地球,因为没有动力,它的轨道只会在大气微小的阻力下慢慢下降。因此,所有在天上的航天器需要互相避让。

“东方红一号”看似是球形,其实是一个近似球形的72面体。采用这种设计外形主要是基于以下考虑:(1)内部有较大空间;(2)在这72个面上可以粘贴太阳电池片,可以为卫星供能;(3)卫星采用自旋稳定,在72面球体上粘贴太阳电池片可便于均匀布设,使任何时刻太阳电池的总输出变化很小,这对整星能源系统的设计很有利;但是当时中国还没有太阳能帆板这样的技术,最终没有粘贴,而是采用银锌电池作为它的电源。

“东方红一号”的直径只有1米,本体亮度比六等星还要暗,肉眼非常难以辨别。但当时采用了“借箭显星”的办法,长征一号第三级火箭跟卫星一起入轨,如果能找到火箭,就能找到东方红一号。

1984年4月8日,“东方红二号”卫星发射成功,开启了中国用自己的通信卫星进行卫星通信的历史。1997年5月12日,“东方红三号卫星”由中国运载火箭技术研究院研制的长征三号甲运载火箭发射升空,这是中国第一代采用三轴稳定技术的地球同步卫星,定点于东经125°赤道上空,主要用于电视传输、电话、电报、传真、广播和数据传输等业务。

“东方红一号”是中国科学院与全国各相关单位部门大力协同的成果。

当时,中科院70多个所、厂,全院三分之二的科技力量都参与到了“东方红一号”的研制和组织工作中,从元件、材料、工艺到星体的设计研制、装配;从测轨、定轨的原理、方法到地面站系统的布局、轨道倾角的选择,从发射卫星的各种条件保障工作到卫星系列规划的制定和返回式卫星的预研,包括回收方案、姿控方案、照像机、胶片等的研制……到处都是他们忙碌攻关的身影,他们为中国卫星事业的开创、及航天技术打下了坚实的基础!

他们的精神,仍然照耀着中国今天的卫星事业、航天事业,历久弥新,更加闪亮!

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