2021年4月24日是第六个中国航天日。51年前的这一天，中国第一个航天器，即中国第一颗人造地球卫星东方红一号由中国第一枚运载火箭长征一号运载火箭送入太空。它标志着中国成为继苏联、美国、法国、日本之后，世界上第五个能自行研制和发射卫星的国家，竖起了中国航天的第一个里程碑，拉开了中华民族进军太空的序幕。
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东方红一号卫星与长征一号运载火箭第三级分离示意图
1中国首星计划揭秘
早在1958年5月17日，毛泽东主席在中国共产党八大二次会议提出：苏联人造卫星上天，我们也要搞人造卫星，我们也要搞一点，要搞就搞得大一点。
为此，中国科学院党组把卫星研制列为中国科学院1958年第一项重大任务，代号叫“581”，其意为1958年的第一号重大任务，并秘密成立了专门研究卫星的581研究组，由钱学森任组长。该研究组只用2个多月的时间就完成了运载火箭结构的初步设计和载有多种高空环境探测仪器及动物舱的两种探空火箭头部模型。
1965年1月8日，钱学森建议因三年自然灾害等原因而暂停研制的人造地球卫星应该重新上马并列入国家任务，并得到了聂荣臻副总理的赞同。因为是1965年1月份正式提出建议（即钱学森的建议时间），所以国家就将人造地球卫星工程的代号定名为“651”任务。这样，中国的人造地球卫星事业从多年的学术和技术准备，转入有计划、有步骤地开展工程研制的时期。
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毛主席与钱学森交谈
2提出四大总体要求
在中国运载火箭技术取得一定进展的情况下，1965年9月，中国科学院开始组建了由赵九章任院长、代号叫“651”的卫星设计院，并把中国第1颗卫星命名为东方红一号。从此，中国人造地球卫星的研制工作正式开始。
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为东方红一号卫星安装天线
1965年10月20日至11月30日，召开了中国第1颗人造地球卫星总体方案论证会，最后确定了东方红一号卫星属于科学探测性质。其主要任务是：测量卫星本体的工程参数，为此后发展中国的资源遥感、通信广播和天气预报等各种卫星取得必要的设计数据；探测空间环境参数；奠定卫星轨道测量和无线电遥测技术基础；并进一步明确第一颗卫星“必须首先考虑政治影响，应该比苏联和美国的第一颗卫星先进、可靠，要比他们的卫星质量大、发射成功率大、工作寿命长、技术新、能听得见”。
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东方红一号进行发射前做准备
东方红一号的发射时间定在1970年，成功的标志，即总体要求是：“上得去，抓得住，听得到，看得见”。所谓“上得去”就是首先要保证卫星飞上天；“抓得住”就是卫星上天以后地面设备能对卫星实施测控；“听得到”就是卫星要播送音乐，且可被地面接收和听到；“看得见”就是卫星在轨飞行时能让地面上的人用肉眼直接看得见，以便鼓舞人心。
1967年初，中央正式确定中国第一颗人造地球卫星播送《东方红》乐曲，以便让全世界人民都能听到中国卫星的声音。
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为了保险起见，当时共研制了3颗东方红一号卫星，其中2颗运到酒泉卫星发射中，还有一颗现放在中国空间技术研究院展示中心
1967年底，中央最后审定了中国第一颗人造地球卫星的方案，规定该卫星不小于150千克(最终确定为173千克)，用长征一号运载火箭发射，并正式命名为东方红一号。
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准备发射东方红一号卫星的长征一号火箭
3星光灿烂高照九州
东方红一号由结构、温控、能源和《东方红》乐音装置等7个分系统组成。其质量为173千克，采用自旋姿态稳定方式，转速为120转/分，利用太阳角计和红外地平仪测定姿态。其结构包括外壳、仪器舱和承力筒。
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东方红一号卫星内部构造
东方红一号工作在近地点439千米、远地点2384千米、倾角68.5°、运行周期114分钟的近地椭圆轨道上。卫星上的电源为银锌电池，采用被动式热控制。
它装载的主要有效载荷有：2.5瓦的20兆赫兹短波发射机、100毫瓦的200兆赫兹超短波发射机、遥测装置、乐音发生器、雷达应答机、雷达信标机、科学实验仪器和工程参数测量传感器等。其顶部装有1根0.4米超短波单振子天线，腰部装有4根约3米的拉杆式短波鞭状天线、4组5厘米微波应答机的发射及接收天线和4个10厘米微波引导信标机的发射天线。
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东方红一号卫星进行振动力学试验
东方红一号以20.009兆赫兹频率发射《东方红》乐音，并测量了卫星工程参数、空间环境数据，还进行了轨道测量控制。由于星上各种仪器实际工作的时间超过了设计要求，其中“东方红”乐音装置和短波发射机连续工作了28天，所以取得了大量工程遥测参数，为后来卫星研制工作提供了宝贵的依据和经验。
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为东方红一号卫星钛框加热
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在露天条件下打造东方红一号部件
4外形、“围裙”和乐音
该卫星外形为近拟球体的72面体，目的是：可使卫星有较大的结构利用空间；在平面上粘贴太阳电池片比在曲面上粘贴更方便可靠，但东方红一号上最终未粘贴太阳电池片，而采用所携带的银锌电池供电，但结构设计未改动；便于地面“看得见”，因为该卫星是采用自旋稳定方式稳定，所以当它转起来以后，由于角度不同，就会产生一闪一闪的效果，这样在地面就比较容易观测。
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组装东方红一号卫星
由于卫星较小，为了在地球上能用肉眼看见卫星，创新性的在末级火箭上加了“观测裙”，使末级火箭的亮度提高为2～3等星，从而便于人们观看。“观测裙”起引导作用，看见了“观测裙”之后，由于第三级火箭是跟卫星一块入轨的，与卫星一前一后，速度轨道差不多，前后距离并不远，所以在其附近很容易就找到东方红一号卫星了。
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“观测裙”展开前
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“观测裙”展开后
对于如何产生《东方红》乐音，曾提出过几种方案，经比较决定，采用可靠性高、工作寿命长、消耗功率小、乐音悦耳嘹亮的电子音乐。
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东方红一号卫星乐音装置
4技高一筹质量居首
1968年2月20日，中国空间技术研究院的成立，大大加速了东方红一号卫星的研制进展。1970年4月1日，装载着2颗东方红一号卫星的专列抵达中国酒泉卫星发射场。
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为了保证东方红一号顺利升空，在发射前后，与酒泉卫星发射中心相连接的通信线路派了大量民兵进行守卫
4月2日下午，周恩来总理在人民大会堂听取即将发射的中国第1颗人造卫星及其运载火箭情况的汇报。4月24日凌晨，毛泽东主席批准实施发射。因此，中国第1颗人造地球卫星东方红一号终于在1970年4月24日21时35分由长征一号运载火箭从甘肃酒泉卫星发射场发射，21时48分进入预定轨道。
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至今仍在太空飞行的东方红一号卫星示意图
东方红一号卫星不仅全部达到了设计要求，而且质量比前4个国家发射的第1颗卫星质量总和还多。同时，在卫星的跟踪手段、信号传输形式和星上温控系统等技术领域，也都超过了前4个国家第1颗卫星的水平。
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毛主席接见东方红一号工程代表
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东方红一号试验队队长戚发轫作为代表受到毛主席接见
东方红一号卫星热控技术非常出色，日本、法国的第一颗卫星都因为热控问题，很快失去了工作能力。在测控跟踪上，东方红一号启用了多普勒跟踪测速技术，这项技术在当时是很先进的，不但为东方红一号卫星，也为后续型号的测控发挥了重要作用。
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女工仰望天空搜寻卫星轨迹
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群众通过收音机听东方红乐音
由于东方红一号卫星的近地点高度较高，因此东方红一号卫星目前仍在轨道上飞行。
5意义重大居功至伟
发射人造地球卫星是一项复杂的系统工程，它包括研制运载火箭、建设发射场、研制卫星本体和卫星所携带的科学仪器、建立地面观测网等，其每一部分都是高新技术的综合应用和集智创新。
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东方红一号发射前，在发射塔架前举行卫星发射动员大会
东方红一号卫星就是在攻克了结构系统、热控系统和能源系统、乐音装置及短波遥测系统、跟踪系统、天线系统和科学探测系统等一系列技术难关的基础上研制成功的。
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参与东方红一号发射的解放军正紧张工作
从1965年卫星工程研制任务列入国家计划，并明确争取在1970年左右发射之后，中国在成功地研制了东方红一号卫星、长征一号火箭的同时，还于1970年建成了酒泉卫星发射中心和测控网。
东方红一号成功发射后人民日报联合解放军报发布的喜报
东方红一号卫星的升空，在全世界引起了轰动，大大提高了中国在世界上的威望。用邓小平同志的话来说就是：没有“两弹一星”就没有中国的大国地位。
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为东方红一号配套应用的引导雷达
常言道，万事开头难。由于东方红一号开创了中国航天事业的新纪元，所以51年来中国航天事业取得了日新月异的进步。为此，我们要永远纪念东方红一号的伟大功绩。
在发射了东方红一号之后,我国又先后研制了东方红二号、三号、四号卫星平台，并于2019年底成功发射了首颗采用东方红五号卫星平台的实践二十号卫星，该卫星平台达到国际先进水平，使“东方红”系列代代红。
2005年，闵桂荣、王希季、屠善澄、戚发轫、孙家栋院士出席东方红一号纪念碑落成仪式
今年是建党100周年，也是中国航天事业创建65周年，在此纪念东方红一号升空51周年格外有意义，因为中国航天的一切成就都是在党的领导下取得的。今后，我们还将继续在党的领导下努力奋斗，早日把中国由航天大国变成航天强国。
作者丨庞之浩 中国空间技术研究院研究员、全国空间探测技术首席科学传播专家
文章由腾讯“全民爱科学”团队推出
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