編者按:1970年4月24日,中國首顆人造地球衛星東(dong) 方紅一號被成功發射,自此開啟中國的太空時代。50年前,東(dong) 方紅一號讓中國成為(wei) 世界上繼蘇聯、美國、法國、日本之後第五個(ge) 成功發射國產(chan) 人造地球衛星的國家。50年後,這顆衛星仍在軌飛行,見證著中國衛星事業(ye) 和航天事業(ye) 的發展和成就。
東(dong) 方紅一號為(wei) 何能在軌飛行50年
由於(yu) 長征一號的運載火箭運載能力較強,東(dong) 方紅一號衛星的起點很高。它總重173公斤,超過前4個(ge) 國家發射的第一顆衛星的總重量之和。公開資料顯示,蘇聯發射的人類首顆衛星重量為(wei) 83.6公斤,美國、法國和日本發射的首顆衛星質量分別為(wei) 8.2公斤、38公斤和9.4公斤,4顆衛星加起來還比東(dong) 方紅一號衛星輕許多。東(dong) 方紅一號衛星運行在近地點439公裏,遠地點2384公裏,這條軌道也要比美蘇發射的第一顆衛星的軌道高。
小火箭微信公眾(zhong) 號創始人邢強博士23日對《環球時報》記者表示,用現在的時髦說法,東(dong) 方紅一號衛星整個(ge) 係統的完成度非常高。除了重量、軌道高度以外,那次任務不僅(jin) 是簡單用火箭將衛星送入軌道,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(dong) 方紅》樂(le) 曲,既要保證樂(le) 音優(you) 美還要考慮多普勒效應。另外,凡是衛星可以覆蓋的國家和地區,中國向他們(men) 進行了非常精準的軌道預報,東(dong) 方紅一號衛星綜合體(ti) 現了中國當時在運載火箭、衛星平台、載荷、上升段和在軌運行段的在軌測控技術,這四大係統在一次任務中得到很好的解決(jue) 。這樣的任務完成度與(yu) 其他國家有很大不同,說明不是為(wei) 了趕世界前五這個(ge) 節點,而是進行了非常係統化的建設才有了這次發射。
《環球時報》記者23日從(cong) 航天科技集團了解到,在東(dong) 方紅一號研製發射過程中,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、衛星天線釋放和展開、儀(yi) 器艙罩鍍金、熱真空模擬實驗、紅外地平儀(yi) 的研製和試驗等一係列技術和工藝難關(guan) ,並在跟蹤測軌技術、信號傳(chuan) 送方式、熱控製技術等方麵超過了其他國家的首顆衛星。
戚發軔院士在日前舉(ju) 行的紀念座談會(hui) 上表示,東(dong) 方紅一號衛星的發射,一舉(ju) 打破了蘇聯、歐美等國家對航天尖端技術的壟斷。“搞東(dong) 方紅一號的時候,我們(men) 沒用一個(ge) 外國元器件,都是中國人自己造的。”戚發軔說。
邢強表示,東(dong) 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(wei) 上麵談到的軌道高度比較高,另外一個(ge) 原因是軌道傾(qing) 角設計非常巧妙。當年中國航天工程師團隊選擇了一個(ge) 既充分利用火箭運力、又能兼顧地區覆蓋能力,盡量讓更多國家和地區可以接收到樂(le) 音,並能看到中國衛星的軌道。正是因為(wei) 東(dong) 方紅一號衛星的軌道高度和軌道傾(qing) 角的“優(you) 雅”組合,才能讓它50年後仍然在軌道飛行。哪怕是美國這樣的航天強國的首顆衛星也沒做到這一點。▲
專(zhuan) 家梳理“東(dong) 方紅”家族成績單
東(dong) 方紅一號升空,拉開了中國探索太空的序幕。此後,我國的人造地球衛星種類不斷豐(feng) 富。在東(dong) 方紅一號在軌50周年紀念日前後,多位國內(nei) 知名航天專(zhuan) 家對中國衛星50年來的發展成就進行了梳理。
中國航天專(zhuan) 家龐之浩23日對《環球時報》記者表示,中國衛星發展可以分為(wei) 3個(ge) 階段,第一階段是技術準備階段(1956-1970年),完成了從(cong) 基礎研究到東(dong) 方紅一號入軌的任務。第二階段是技術試驗階段(1971-1984年),主要成果是研製、發射和運行返回式遙感衛星、試驗性通信衛星和科學探測與(yu) 技術試驗衛星。第三個(ge) 階段為(wei) 工程應用階段(1985年起至今)。在這個(ge) 階段,我國衛星工程從(cong) 技術試驗走向工程應用,四大係列衛星相繼投入使用。
龐之浩表示,我國衛星工程從(cong) 技術試驗走向工程應用時,剛開始是以衛星業(ye) 務運行試驗為(wei) 主的衛星業(ye) 務初步運行階段,衛星類型少、壽命短、故障多。從(cong) 2000年起進入衛星業(ye) 務全麵運行階段,不僅(jin) 衛星類型和數量多,“含金量”也大大提高。例如,遙感衛星由回收型發展為(wei) 傳(chuan) 輸型;通信衛星由自旋穩定、小容量發展為(wei) 三軸穩定、大容量;先後研製和發射了三代導航衛星。
專(zhuan) 家表示,“東(dong) 方紅”係列的命名方式也經曆了一個(ge) 變化的過程。東(dong) 方紅一號是中國第一顆衛星,我國之後陸續發展了三代地球靜止軌道通信衛星平台:東(dong) 方紅二號、三號、四號,其中二號、三號有同名衛星,而四號則隻是作為(wei) 平台名稱使用。其中二號是小容量衛星平台,三號是中容量衛星平台,四號是大容量衛星平台。正在試驗的東(dong) 方紅五號是超大容量平台。
根據航天科技集團提供的數據,50年來,我國自主研製了17種型號的長征係列運載火箭,成功實施300餘(yu) 次發射,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(wei) 世界上少數幾個(ge) 獨立掌握載人天地往返、空間出艙、空間交會(hui) 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,在人類曆史上首次實現航天器在月球背麵軟著陸和巡視勘察,進入了探索深空宇宙奧秘的新時代。50年來,北鬥導航工程成功發射54顆衛星,將在今年完成星座組網,建成覆蓋全球的北鬥衛星導航係統;高分衛星相繼發射和投入使用,顯著提升我國對地遙感觀測能力,今年將形成具有時空協調、全天時、全天候、全球範圍觀測能力的穩定運行係統。。
據風雲(yun) 四號衛星總設計師董瑤海介紹,如今中國航天人用2代4型17顆風雲(yun) 係列氣象衛星,探索出了一條具有中國特色的氣象衛星發展之路,促成氣象衛星中、美、歐三足鼎立格局。
對於(yu) 中國航天取得的成就國外媒體(ti) 也很關(guan) 注。《巴基斯坦郵報》稱,過去一年,中國努力推動太空科學發展。中國嫦娥四號探測器,去年年初降落月球背麵,玉兔二號已經成為(wei) 在月球上工作時間最長的月球車。在新冠肺炎疫情期間,中國高分衛星以及北鬥導航係統,給方艙醫院建設提供了技術支持。
邢強表示,經過50年發展,從(cong) 軌道角度講,中國衛星已覆蓋低中高各種軌道高度,從(cong) 小傾(qing) 角到大傾(qing) 角全部覆蓋,“東(dong) 方紅”已不是一顆衛星的名字,而是一個(ge) 型譜和家族。從(cong) 產(chan) 業(ye) 成熟度來看,無論通信、遙感、導航三大領域都擁有較為(wei) 完善的體(ti) 係。▲
後續重大發展方向 大、多、遠
伴隨著技術的發展,中國的航天器也從(cong) 人造地球衛星發展到載人飛船以及深空探測器,讓中國從(cong) 世界第五,逐步向最前列挺進。但專(zhuan) 家認為(wei) ,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(cong) 人造衛星到月球和火星,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(yu) 美國在另一個(ge) 星球展開爭(zheng) 奪。中國航天局準備今年執行探測火星任務,該任務是中國探索清單上最雄心勃勃的項目,旨在與(yu) 美國航空航天局獲得同樣地位,並將中國的科技知識轉化為(wei) 現實產(chan) 品。
邢強表示,從(cong) 1970年首顆衛星發射成功到2020年,中國已成功進行超過300次航天發射。按照在軌活躍衛星數來說,是世界第二,僅(jin) 次於(yu) 美國,這個(ge) 成就是了不起的。邢強將中國後續發展的重大任務方向總結為(wei) 大、多、遠。“大”就是要在發展多種軌道、多種傾(qing) 角衛星譜係的基礎上,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(wei) 運營在軌長期有人值守空間站將為(wei) 後續的星際探索提供大量技術儲(chu) 備,並為(wei) 醫學、工業(ye) 生產(chan) 、尖端基礎科學提供不可替代的科研平台。“多”就是要看到僅(jin) 拚單星性能指標的時代即將過去,“拚星座”的時代馬上到來。隻有靠大量活躍衛星的在軌,並組成動態、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(wei) 此,我國應該抓住機遇進一步推進低軌巨型星座的建設。“遠”就是要著眼於(yu) 具有重大戰略意義(yi) 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,後續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於(yu) 在衛星關(guan) 鍵技術的後續突破,比如高可靠、可長時間持續工作的大功率電推進發動機,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。▲
本報記者 劉 揚 本報特約記者 張亦馳 任 重
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