我們的征途：衛(wèi)星萬里歸家路

1975年11月29日，我國第一顆返回式衛(wèi)星在軌運行3天后返回地球。50年過去了，從載人飛天的“神舟”到探月工程的“嫦娥”，大家似乎對返回艙的平安“回家”已經(jīng)習(xí)以為常。其實，我國的航天器著陸回收之路是從一次發(fā)射失利開始的。

1974年11月5日，在一望無垠的茫茫戈壁上，我國第一顆返回式衛(wèi)星整裝待發(fā)。發(fā)射調(diào)度指揮員已經(jīng)果斷下達“電纜擺桿擺開”的口令，然而衛(wèi)星卻沒有收到成功轉(zhuǎn)內(nèi)電的信號。如果此時火箭點火，送入太空的將是一枚不能正常供電的“鐵疙瘩”衛(wèi)星。千鈞一發(fā)之際，當(dāng)時的衛(wèi)星負責(zé)人孫家棟大喊“停止發(fā)射”，然后昏了過去。

那一天，當(dāng)時正在研制曙光飛船的陳國良親眼目睹了發(fā)射的實況。現(xiàn)場排除了衛(wèi)星的故障后，長征二號運載火箭點火起飛，卻在飛行20多秒后失控，連同衛(wèi)星一起在巨響中炸成碎片。“當(dāng)時我們臉上有毛毛渣一樣的東西，那是爆炸后飄在空氣里的殘骸粉末，我心里五味雜陳。”陳國良說。

立項：搞急用的、實用的衛(wèi)星

時間回溯到1963年元旦，已過午夜時分，錢學(xué)森書房里的燈光依然亮著，書桌上放著最新的國外雜志。“發(fā)現(xiàn)者”幾個字突然闖入錢學(xué)森的眼簾，這是美國研制的試驗性的返回式對地照相偵察衛(wèi)星。

美國從1959年2月開始發(fā)射“發(fā)現(xiàn)者1號”，直到1960年8月發(fā)射“發(fā)現(xiàn)者13號”時，才首次回收成功，可見返回式衛(wèi)星的返回技術(shù)之難。

當(dāng)時國際形勢緊張，錢學(xué)森在全力以赴推進東方紅一號衛(wèi)星研制任務(wù)的同時，讓七機部八院（現(xiàn)北京空間機電研究所）開始了關(guān)于返回式衛(wèi)星的調(diào)研。周恩來總理主持召開中央專委第十三次會議，明確指出：我國要重點發(fā)展應(yīng)用衛(wèi)星，尤其是對地照相衛(wèi)星，即遙感衛(wèi)星。

錢學(xué)森在任務(wù)現(xiàn)場視察工作（圖片來自《錢學(xué)森畫傳》）

根據(jù)上級指示，七機部八院在總工程師王希季的領(lǐng)導(dǎo)下，于1966年1月開始了中國返回式遙感衛(wèi)星總體方案論證工作。錢學(xué)森指示：“返回式衛(wèi)星工作要迅速做，飛船以后再考慮，八院現(xiàn)在有多大勁就用多大勁。”

我國第一顆返回式衛(wèi)星屬于對地觀測衛(wèi)星中的一種，主要用于國土普查，衛(wèi)星有11個分系統(tǒng)，起飛質(zhì)量1.8噸，它的外形像一只巨大的羽毛球，整星外形由截圓錐體與半球形頭部組成。

返回式衛(wèi)星上需要裝載地物相機、星空相機等遙感儀器設(shè)備，為了精確調(diào)控衛(wèi)星的運行姿態(tài)，需要搭載一套姿態(tài)控制系統(tǒng)，還需要安裝固體制動火箭發(fā)動機，以使衛(wèi)星返回艙在“回家”過程中脫離原有軌道，進入返回軌道。此外，衛(wèi)星返回艙著陸時，需要借助降落傘減速，并借助信標機傳遞位置信息等。

從1966年初開始，返回式衛(wèi)星總體論證工作由王希季主持進行，錢學(xué)森在關(guān)鍵技術(shù)問題上給予指導(dǎo)。1967年7月，在王希季的帶領(lǐng)下，七機部八院提出了《返回式衛(wèi)星總體技術(shù)方案論證報告》。當(dāng)年9月，七機部在北京召開返回式遙感衛(wèi)星工程總體方案論證會，確定了研制任務(wù)分工和研制進度。

會議決定：在遠程火箭的基礎(chǔ)上，研制返回式衛(wèi)星所使用的運載火箭，即后來被稱為長征二號的運載火箭，該項工作主要由中國運載火箭技術(shù)研究院負責(zé)研制；衛(wèi)星上使用的固體制動火箭發(fā)動機由中國河西化工機械公司（今航天動力技術(shù)研究院）承擔(dān)。

1968年2月20日，中國人民解放軍第五研究院（空間技術(shù)研究院）成立，返回式衛(wèi)星的總體設(shè)計及研制工作移交給該院承擔(dān)。正在主持研制東方紅一號衛(wèi)星的孫家棟兼任返回式衛(wèi)星的技術(shù)總負責(zé)人。

“空間技術(shù)研究院成立后，關(guān)于衛(wèi)星研制、衛(wèi)星應(yīng)用事業(yè)怎樣發(fā)展，錢老主持制定了‘三星’計劃，即東方紅一號衛(wèi)星、返回式衛(wèi)星和同步軌道衛(wèi)星規(guī)劃。”孫家棟回憶說。

東方紅一號重點解決工程問題，把隊伍帶起來，衛(wèi)星能“上去”；再上馬返回式衛(wèi)星，搞急用的、實用的衛(wèi)星，衛(wèi)星能“回來”；第三是占領(lǐng)同步軌道，搞通信衛(wèi)星。

研制：集智攻克技術(shù)難關(guān)

我國第一顆返回式衛(wèi)星要解決的問題主要包括照相機、三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制、衛(wèi)星返回、回收等技術(shù)。在當(dāng)時極其困難的客觀環(huán)境下，研制團隊付出了艱苦的努力，在運載火箭研制、衛(wèi)星返回技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)等領(lǐng)域攻克了一個又一個難關(guān)。

返回式衛(wèi)星的“遙感”需要依靠高清晰度的照相機，研制團隊查閱了大量資料，做了大量試驗，在長春光機所王大珩的帶領(lǐng)下，會同有關(guān)單位，研制生產(chǎn)出了精密的攝影系統(tǒng)。

中國科學(xué)院北京控制工程研究所設(shè)計師張國富提出“主動式三軸姿態(tài)控制系統(tǒng)”方案，在自動控制專家楊嘉墀的指導(dǎo)下，經(jīng)過反復(fù)論證和大量模擬試驗，使該系統(tǒng)的技術(shù)性能指標達到當(dāng)時世界先進水平。

王希季、林華寶帶領(lǐng)技術(shù)人員開展返回式衛(wèi)星著陸回收系統(tǒng)的研制工作。該系統(tǒng)采用鐘表及過載開關(guān)控制底蓋分離、拉出減速傘的方案，降落傘裝置由彈射器彈出引導(dǎo)傘，接著減速傘收口狀開傘，之后減速傘全開，后續(xù)主傘收口狀開傘，最后主傘全開。

王希季的夫人聶秀芳生前回憶，有一次，王希季翻出家中的剪刀、針線和碎布片，動作笨拙地做起針線活兒。他用碎布縫成一個小小的降落傘，像孩子一樣如癡如醉地“玩”了起來。他一次次將降落傘高高拋起，為了看清楚降落傘搖搖晃晃飄下來的情形，甚至趴在地上仰頭觀望。

空投試驗是驗證氣動力減速器回收系統(tǒng)必不可少的一環(huán)，通過從不同高度和速度的飛機上投下裝有回收系統(tǒng)的模型，用來模擬回收系統(tǒng)實際工作狀態(tài)并獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)。“當(dāng)時最突出的問題是傘衣強度問題和出傘的可靠性問題。”返回式衛(wèi)星回收系統(tǒng)技術(shù)負責(zé)人李頤黎說。

有幾次空投試驗，著陸回收系統(tǒng)團隊“吃了大餅”——降落傘未能正常打開、模型從高空落下摔成了餅狀。王希季、林華寶帶著技術(shù)人員風(fēng)塵仆仆往返于試驗場和辦公室之間，從傘衣到傘繩到出傘方式，一項一項攻克難題。通過先后50余架次的空投試驗，團隊對歷次試驗數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)性整理，為最后確定方案提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。

返回式衛(wèi)星初樣階段驗收通過后，孫家棟帶領(lǐng)相關(guān)人員進行了正樣星噪聲、分離沖擊、熱真空、整星振動等試驗，獲得了大量試驗數(shù)據(jù)，又組織研制人員就暴露出來的問題制定了若干改進措施。

“當(dāng)時工作開展有困難，周總理就出面說‘北京市70萬工人是你們的后盾’。”負責(zé)返回式衛(wèi)星整星測試的鄭松輝說。整星測試是衛(wèi)星研制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要驗證衛(wèi)星整體性能、可靠性及與在軌環(huán)境的匹配性，目的是確保衛(wèi)星滿足設(shè)計指標和任務(wù)要求。

鄭松輝和同事們要吃透被測對象的原理，繪制測試設(shè)備的“施工圖”。“我們?nèi)ケ本o線電廠，工人師傅們把這當(dāng)成重大任務(wù)，加班加點，本來計劃是國慶交付，剛到‘七一’就把設(shè)備提前搞出來了。”鄭松輝說。

那段時間，大家白天改進完善設(shè)備，晚上進行測試工作，把整星測試的復(fù)雜原理簡化為功能邏輯圖，再繪制成十幾張星地綜合測試總圖，直到設(shè)備狀態(tài)穩(wěn)定、可以量產(chǎn)。

返回式衛(wèi)星兩艙分離試驗

在另一條戰(zhàn)線上，中國運載火箭技術(shù)研究院在遠程火箭的基礎(chǔ)上，為發(fā)射返回式衛(wèi)星研制長征二號運載火箭。該型運載火箭不僅成功發(fā)射了返回式遙感衛(wèi)星，還為后續(xù)長征二號丙火箭、長征二號捆綁式火箭和載人航天工程長征二號F火箭的問世打下了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

發(fā)射：返回式衛(wèi)星“三連勝”

1974年11月5日的那次發(fā)射，給航天人帶來難忘的教訓(xùn)：發(fā)射失敗緣于火箭里的一根導(dǎo)線，這根導(dǎo)線外皮完好無損，里面的銅絲卻斷開了。

那么大的一片沙漠，大家把沙地翻了一尺多深，用篩子把小部件都篩出來，再各自認領(lǐng)：這一塊銅片是我這個儀器上的，那一枚螺釘是你那臺設(shè)備里的。大家對照殘骸認真檢查，仔細分析，舉一反三。

研制團隊總結(jié)經(jīng)驗、汲取教訓(xùn)，經(jīng)過改進設(shè)計、嚴苛的質(zhì)量復(fù)查、多項地面試驗，一年后，一枚新的運載火箭和一顆新的衛(wèi)星完成了各項檢測程序，又雄偉地矗立在發(fā)射臺上。張愛萍指示：力爭這次發(fā)射“一鳴翔天”。

1975年發(fā)射的返回式衛(wèi)星

及長征二號運載火箭（劉棟攝）

1975年11月26日，隨著發(fā)射指揮員的口令，長征二號運載火箭托舉著返回式衛(wèi)星離開地面、沖出大氣層、飛入太空。衛(wèi)星進入預(yù)定軌道后，由分布在我國大陸上的衛(wèi)星地面測控站對衛(wèi)星進行跟蹤、測軌、遙測和遙控。

李頤黎在執(zhí)行完發(fā)射場任務(wù)后，又跟隨隊伍轉(zhuǎn)戰(zhàn)渭南測控中心。他回憶，在衛(wèi)星過站的關(guān)鍵時刻，一個遙控站偏偏發(fā)生了遙控天線自動、手動操縱均失靈的情況，為了爭取時間，該站副隊長和3名操作人員冒著生命危險，爬上了15米高的天線塔實施應(yīng)急方案。他們面對大功率的高頻輻射，沉著冷靜，按照預(yù)報的角度操縱天線跟蹤衛(wèi)星，圓滿地完成了任務(wù)。

11月29日，當(dāng)衛(wèi)星運行到第47圈時，遙控站發(fā)出了衛(wèi)星返回調(diào)姿遙控指令。地面接收站立即收到了衛(wèi)星調(diào)姿過程的遙測參數(shù)，調(diào)姿正常。遙控站又發(fā)出指令，衛(wèi)星儀器艙上的分離火箭點火工作，兩艙分離。接著，根據(jù)星上時間控制器發(fā)出的指令，衛(wèi)星返回艙起旋，返回艙上的制動火箭點火工作。

在渭南測控中心的控制室里，人們的視線轉(zhuǎn)向了顯示衛(wèi)星飛行軌道參數(shù)的記錄儀。軌道參數(shù)表明制動發(fā)動機工作正常。

頓時，人們精神振奮，握手致賀，李頤黎說：“負責(zé)研制衛(wèi)星制動火箭發(fā)動機的楊南生當(dāng)時就在我旁邊，我們都非常高興！”9年了，航天人終于盼來這一刻——我們的衛(wèi)星很快就要返回祖國大地。

隨著一個個指令發(fā)出，衛(wèi)星脫離運行軌道，進入返回軌道。13分鐘后，衛(wèi)星返回艙在貴州省六枝特區(qū)的一個小煤礦井口附近著陸，雖然回收艙裙部被燒壞，落點偏差有些大，但所幸片盒基本完好，膠片基本未曝光，研究人員獲得了大量遙感資料。

當(dāng)時正在渭南的錢學(xué)森聞訊后顯得格外高興，好長一段時間人們難得見到他有那樣的好心情。衛(wèi)星回收后的第二天，錢學(xué)森就帶領(lǐng)參試人員興致勃勃地參觀了剛發(fā)掘出土不久的秦始皇陵兵馬俑。

此后，研制人員再接再厲，根據(jù)此次返回中存在的問題對衛(wèi)星進行改進。1976年，研制人員不懼唐山大地震的余波，在防震棚里完成了衛(wèi)星改進的交接工作，當(dāng)年12月10日，我國發(fā)射的第三顆返回式衛(wèi)星順利降落在四川省的預(yù)定回收區(qū)，整個返回艙完好無損，連一顆螺絲釘都不少，衛(wèi)星返回及回收任務(wù)取得圓滿成功。

1976年發(fā)射的返回式衛(wèi)星

返回艙在山坡上的一塊菜地里安全著陸

葉劍英副主席得知衛(wèi)星返回后欣喜萬分，1977年3月，當(dāng)他再一次審閱關(guān)于返回式衛(wèi)星的試驗結(jié)果報告后，當(dāng)即批示：“返回式衛(wèi)星有功！”這表明中國已經(jīng)掌握了技術(shù)難度極大的衛(wèi)星返回技術(shù)，并為后來的載人航天事業(yè)的發(fā)展起到了促進作用。

1978年1月26日，我國又成功發(fā)射了一顆返回式衛(wèi)星，取得當(dāng)年科研工作的“開門紅”。3月18日，來自全國各領(lǐng)域的6000多位科技工作者齊聚在北京人民大會堂。在第一次全國科學(xué)大會上，時任中國空間技術(shù)研究院副院長的孫家棟作專題發(fā)言，詳細介紹了我國第一型返回式衛(wèi)星的研制經(jīng)過。全國科學(xué)大會對返回式衛(wèi)星的多項科學(xué)研究成果給予了隆重表彰。

傳統(tǒng)測繪與衛(wèi)星遙感測繪的效率無法比擬。新中國成立后，國家組織龐大的國土測繪隊伍，開始進行國土測繪工作，直到上個世紀80年代才完成全國20%的國土測繪。

遙感衛(wèi)星投入使用后，僅用不到5年的時間，就完成了過去30年工作量的4倍，并且效果好，精度高。我國發(fā)射的多顆返回式遙感衛(wèi)星還在城鄉(xiāng)規(guī)劃、水利建設(shè)、地質(zhì)資源勘探、河流海岸監(jiān)測、考古、空間育種等眾多領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

返回式衛(wèi)星還為中國航天培養(yǎng)了一支能征善戰(zhàn)的人才隊伍。在圓滿完成返回式衛(wèi)星研制任務(wù)后，鄭松輝又與載人航天結(jié)緣，成為神舟飛船副總師，為航天員往返天地保駕護航；陳國良在曙光飛船項目下馬后，也加入到返回式衛(wèi)星研制團隊，為之付出了30余年的職業(yè)生涯；李頤黎憑借扎實的理論知識，徜徉于航天技術(shù)的海洋，成為神舟飛船總體副主任設(shè)計師兼應(yīng)急救生分系統(tǒng)主任設(shè)計師。

藍天下，傘花又一次綻放，有關(guān)中國返回式衛(wèi)星的故事仍在繼續(xù)。

文章參考了《劍指蒼穹——錢學(xué)森的航天傳奇》《孫家棟傳》《王希季院士傳記》《航天技術(shù)先鋒：北京空間機電研究所火箭和航天器技術(shù)的發(fā)展與成就》《中國航天事業(yè)的60年》《20世紀中國航天器技術(shù)的進展》。

來源/中國航天報

文/胡藍月

編輯/楊斯爽

審核/宿愿

監(jiān)制/姜軍

本文轉(zhuǎn)載自公眾微信號：央視軍事

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