文章來(lai)源：科技日(ri)報 發布時(shi)間：2021-04-27
4月24日，是第五(wu)個“中國航(hang)天日”。回望50年前，即1970年4月24日，我(wo)國自主研制(zhi)并成(cheng)功發射(she)了第一(yi)顆人(ren)造(zao)地球衛(wei)星——“東方紅(hong)一(yi)號”，由此成(cheng)為世界上第五(wu)個自行(xing)研制(zhi)和發射(she)人(ren)造(zao)衛(wei)星的國家。
半(ban)個(ge)世紀以來，中國航(hang)天(tian)事業闊(kuo)步前(qian)行。據統計，截至2019年，我國共發(fa)射各(ge)類航(hang)天(tian)器(qi)500多個(ge)，在軌運行的超過300個(ge)。諸多空間技術成果為推動國防(fang)現代化建(jian)設、國民經濟發(fa)展和科技進步做出(chu)了(le)重大貢(gong)獻。
當前，中國的人造衛星隊(dui)伍正(zheng)在(zai)不斷壯(zhuang)大(da)，在(zai)這個特殊的日(ri)子里，讓我們跟隨專家(jia)回望(wang)中國衛星50年發展歷程。
技術儲備，為航天發展奠定基礎
中國航天科(ke)技(ji)集(ji)團五(wu)院（以下簡(jian)稱五(wu)院）總體部(bu)宇航協外任務領(ling)域總設計師(shi)范含林介紹(shao)，“東(dong)方紅(hong)一號”的研制工(gong)作最早(zao)啟動于1958年(nian)，由此開始，我國衛星(xing)發展進(jin)入了技(ji)術準備階段(duan)。
1958年(nian)(nian)5月17日，毛澤東主席在(zai)黨的八大二次(ci)會議上(shang)宣布：“我們也(ye)要搞人造衛(wei)星！”時任(ren)國務院副總理聶(nie)榮臻馬上(shang)責成中(zhong)國科學院和國防(fang)部第五研(yan)究院落實。首顆人造衛(wei)星項目被國家列為(wei)1958年(nian)(nian)頭(tou)號(hao)重(zhong)點科研(yan)任(ren)務，代號(hao)“581”，錢(qian)學森受命擔任(ren)“581”項目組組長。
在當(dang)時的國(guo)際形(xing)勢(shi)下(xia)，中(zhong)國(guo)想造衛星，只能自力更(geng)生。但那(nei)時我國(guo)科研條件十分有限，白(bai)手起(qi)家的道路舉步(bu)維艱，加(jia)上受各(ge)方因素影(ying)響(xiang)，研制工作一(yi)度中(zhong)斷。
1965年(nian)，中央專門委員會原則批準中國(guo)科學(xue)院《關于發展(zhan)我(wo)國(guo)人(ren)造(zao)衛星工作(zuo)的(de)(de)規劃方(fang)(fang)案(an)(an)建議》，該報(bao)告計劃在1970年(nian)至1971年(nian)發射我(wo)國(guo)第一顆人(ren)造(zao)衛星，命名為“東方(fang)(fang)紅一號”。當年(nian)10月，全(quan)國(guo)各科研院所的(de)(de)頂尖科學(xue)家齊(qi)聚北京友誼賓館，全(quan)面(mian)論證了我(wo)國(guo)第一顆人(ren)造(zao)衛星的(de)(de)方(fang)(fang)案(an)(an)。經(jing)過長(chang)達42天的(de)(de)激烈(lie)討論，會議確定了衛星的(de)(de)基本方(fang)(fang)案(an)(an)，后來這個(ge)研制方(fang)(fang)案(an)(an)被凝練成12個(ge)字(zi)——“上得去、抓得住、聽得到、看(kan)得見”。
“上得去”指(zhi)火箭發射成(cheng)功(gong)，并(bing)把衛星送入既定(ding)軌道；“抓(zhua)得住”指(zhi)地(di)面觀測(ce)站能(neng)夠(gou)對衛星進(jin)行實時跟蹤測(ce)量，并(bing)將測(ce)得的數據和信息及時反饋給指(zhi)揮中心；“聽得到”是指(zhi)衛星能(neng)夠(gou)在太空播放(fang)的《東方紅》樂曲(qu)并(bing)被(bei)地(di)面收音(yin)機(ji)接(jie)收；“看得見(jian)”指(zhi)在地(di)面上能(neng)用肉眼看到衛星。為滿足研(yan)制要求，科(ke)研(yan)人員用手搖計算器完成(cheng)了大量計算，將冷庫(ku)、庫(ku)房改造成(cheng)地(di)面模(mo)擬試驗場(chang)，因陋就簡、土法上馬、群策(ce)群力攻克了一道道難關。
“東方(fang)紅一號”的設(she)計壽命為20天，順利升空后(hou)，各種儀(yi)器實際(ji)的工(gong)作時(shi)間均超出了設(she)計要求。其樂(le)音裝置(zhi)和短波發(fa)射(she)機(ji)連續工(gong)作了28天，取得了大量工(gong)程遙測參數，為后(hou)來衛星設(she)計和研制(zhi)工(gong)作提供了寶貴經驗。
毫無疑問，“東方紅一號”是(shi)中國(guo)航天史上的一座豐(feng)碑，其意義遠遠超出一顆衛(wei)星本身。范含林認為，該(gai)衛(wei)星的成(cheng)功研(yan)制(zhi)為后續航天發展奠定了(le)技術(shu)基礎，探(tan)索了(le)工藝流程，培養了(le)人才(cai)隊伍，同時為中國(guo)航天事(shi)業探(tan)索和發展建立起了(le)一套完整的體(ti)系(xi)。
試驗探索，多類型衛星從無到有
隨著“東(dong)方紅一號”發射(she)升(sheng)空，我國衛星(xing)事業(ye)發展進入了技(ji)術(shu)試(shi)驗階段。全國空間(jian)探測技(ji)術(shu)首席科(ke)學傳播專家龐之(zhi)浩介紹，從20世紀70年(nian)(nian)代到(dao)80年(nian)(nian)代中(zhong)期，我國研制并發射(she)了首顆返回(hui)式遙感衛星(xing)、試(shi)驗性(xing)通信衛星(xing)以及數顆空間(jian)科(ke)學與技(ji)術(shu)試(shi)驗衛星(xing)。
1971年3月3日(ri)，我(wo)國成功發射“實踐一號”衛(wei)星，這是(shi)(shi)我(wo)國“實踐”系列科(ke)學探測與技(ji)術試驗衛(wei)星的首(shou)發星，它(ta)的主(zhu)(zhu)要(yao)任務是(shi)(shi)考驗太陽電(dian)池、鎘鎳電(dian)池、輻射式(shi)主(zhu)(zhu)動熱控制(zhi)系統和遙測系統的長期(qi)工作可靠性。在(zai)軌(gui)運行(xing)期(qi)間(jian)，它(ta)還(huan)對空間(jian)物理環境進行(xing)了探測。
“實(shi)踐一號”衛(wei)星(xing)在(zai)空(kong)(kong)間(jian)科學和空(kong)(kong)間(jian)技(ji)術方面(mian)均(jun)做(zuo)出了開創(chuang)性的(de)貢(gong)獻。它開展的(de)高空(kong)(kong)磁(ci)場、宇宙(zhou)射(she)線和外(wai)熱流等空(kong)(kong)間(jian)物理環境參(can)數測(ce)量，讓我國第(di)一次直接探測(ce)到宇宙(zhou)空(kong)(kong)間(jian)環境。在(zai)長達8年的(de)在(zai)軌(gui)運行期間(jian)，“實(shi)踐一號”衛(wei)星(xing)進行的(de)硅太陽(yang)能電(dian)池(chi)供電(dian)系統、主動式無源(yuan)熱控制系統等長壽命衛(wei)星(xing)技(ji)術試(shi)驗(yan)，為(wei)我國設計和制造(zao)長壽命衛(wei)星(xing)提供了寶貴經驗(yan)。
大(da)多數衛(wei)(wei)星發射入軌(gui)后只需在(zai)(zai)太(tai)空工(gong)作，不需要返回地面，返回式(shi)衛(wei)(wei)星卻是例外。早期由于技(ji)術限制，要利用底片(pian)(pian)才能(neng)拍攝高清晰度(du)的照片(pian)(pian)，必須(xu)讓(rang)衛(wei)(wei)星帶同(tong)底片(pian)(pian)或者(zhe)用回收筒(tong)將底片(pian)(pian)送回地面進行分析，因此各(ge)航天大(da)國在(zai)(zai)軍事偵察及國土普(pu)查中均需利用返回式(shi)衛(wei)(wei)星。后來數據傳輸技(ji)術逐漸成(cheng)熟，可以從衛(wei)(wei)星上直(zhi)接傳送影像數據到地面，返回式(shi)衛(wei)(wei)星的用途也演(yan)變成(cheng)開展(zhan)空間試驗，并(bing)回收試驗品。
龐之浩介紹說(shuo)，我(wo)國(guo)(guo)(guo)的返回式衛(wei)(wei)(wei)星(xing)研制工作始(shi)于(yu)1966年(nian)(nian)。在(zai)攻(gong)克衛(wei)(wei)(wei)星(xing)姿態(tai)控制、再入防熱、回收等技(ji)術難點后，我(wo)國(guo)(guo)(guo)于(yu)1975年(nian)(nian)11月26日發(fa)射首顆返回式衛(wei)(wei)(wei)星(xing)。衛(wei)(wei)(wei)星(xing)正常運行后，按預定計劃于(yu)12月2日成功返回地面。它標志(zhi)著(zhu)我(wo)國(guo)(guo)(guo)成為世界上第三個掌握衛(wei)(wei)(wei)星(xing)回收技(ji)術的國(guo)(guo)(guo)家，在(zai)宇航技(ji)術的研究上取得新的突破。
“東方(fang)紅一號(hao)”發射后不(bu)久，我國通(tong)信(xin)部(bu)門(men)就(jiu)表達了(le)對通(tong)信(xin)衛星的迫切(qie)需(xu)求，希(xi)望改變我國通(tong)信(xin)技(ji)(ji)術落后的狀況。1970年6月(yue)，五院組(zu)織隊伍開始(shi)了(le)通(tong)信(xin)衛星新技(ji)(ji)術的研究。經過(guo)幾(ji)年探(tan)索，我國確(que)定選用(yong)地球靜止軌道試驗通(tong)信(xin)衛星方(fang)案。
1984年(nian)4月8日(ri)，搭載2臺C頻段轉(zhuan)發器的試(shi)驗通(tong)信(xin)(xin)衛星(xing)“東(dong)方紅(hong)二號”成功發射，邁出了(le)中(zhong)國(guo)(guo)通(tong)信(xin)(xin)衛星(xing)的第(di)一(yi)步，開始(shi)了(le)用我(wo)(wo)國(guo)(guo)自主(zhu)研發通(tong)信(xin)(xin)衛星(xing)進(jin)行電(dian)視(shi)廣播信(xin)(xin)號傳輸的歷(li)史。此(ci)后我(wo)(wo)國(guo)(guo)又發射多顆采用“東(dong)方紅(hong)二號”小容量自旋穩定平臺的通(tong)信(xin)(xin)衛星(xing)，大大改(gai)變了(le)當(dang)時(shi)我(wo)(wo)國(guo)(guo)邊遠地區(qu)收視(shi)難、通(tong)信(xin)(xin)難的狀況。
范(fan)含林表示，這些(xie)衛星的研制與發射，實(shi)現了我國相關類型衛星從無到有的跨越。
全面發展，衛星應用百花齊放
20世(shi)紀80年代后期，我國衛星發(fa)展從技術試(shi)驗(yan)轉向工程(cheng)應用(yong)階段。
幾年間，五院研制(zhi)的(de)“風(feng)云一號(hao)(hao)”太(tai)陽同步軌道氣象衛(wei)(wei)星(xing)(xing)和“東方紅二號(hao)(hao)”甲實用(yong)通信衛(wei)(wei)星(xing)(xing)相繼成功發射(she)，實現了(le)我國衛(wei)(wei)星(xing)(xing)應用(yong)領域(yu)拓展和實用(yong)化(hua)水平(ping)躍升的(de)開門紅；“資源一號(hao)(hao)”衛(wei)(wei)星(xing)(xing)開啟了(le)傳輸型遙感衛(wei)(wei)星(xing)(xing)的(de)新時代；“實踐四號(hao)(hao)”衛(wei)(wei)星(xing)(xing)正式拉開了(le)我國以小衛(wei)(wei)星(xing)(xing)平(ping)臺開展空間科學試驗的(de)序幕。
隨著我國(guo)衛(wei)(wei)星(xing)通(tong)(tong)信(xin)(xin)事(shi)業迅速發(fa)展(zhan)，基于(yu)“東方(fang)紅二號”平(ping)臺(tai)的(de)(de)(de)通(tong)(tong)信(xin)(xin)衛(wei)(wei)星(xing)已不能滿足需要。1986年(nian)，我國(guo)正(zheng)式(shi)啟動(dong)第二代通(tong)(tong)信(xin)(xin)衛(wei)(wei)星(xing)——“東方(fang)紅三(san)號”的(de)(de)(de)研制工作。龐之浩介(jie)紹，1997年(nian)5月12日，“東方(fang)紅三(san)號”衛(wei)(wei)星(xing)成功發(fa)射，它裝載了(le)(le)24臺(tai)C頻段轉(zhuan)發(fa)器，采用了(le)(le)許(xu)多當(dang)時的(de)(de)(de)前(qian)沿技術，使中(zhong)國(guo)通(tong)(tong)信(xin)(xin)衛(wei)(wei)星(xing)水(shui)平(ping)一下跨(kua)越了(le)(le)20年(nian)。該衛(wei)(wei)星(xing)不僅解決了(le)(le)國(guo)民經濟發(fa)展(zhan)對衛(wei)(wei)星(xing)通(tong)(tong)信(xin)(xin)服務的(de)(de)(de)迫切需求(qiu)，樹立起(qi)當(dang)時我國(guo)衛(wei)(wei)星(xing)水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)標桿，還帶動(dong)了(le)(le)“天鏈”等多型通(tong)(tong)信(xin)(xin)衛(wei)(wei)星(xing)的(de)(de)(de)蓬勃發(fa)展(zhan)。
至1999年，我國不僅(jin)在(zai)科學(xue)實驗衛(wei)星(xing)、返回式(shi)遙(yao)感衛(wei)星(xing)、地球靜止軌道(dao)通信(xin)衛(wei)星(xing)、太陽同步軌道(dao)氣(qi)象衛(wei)星(xing)等應用衛(wei)星(xing)領域邁向全面(mian)應用，還(huan)成功發射并回收了“神舟一號”試驗飛船，在(zai)若(ruo)干重要的衛(wei)星(xing)技(ji)(ji)術領域達到較高水平，為我國空(kong)間(jian)技(ji)(ji)術躋(ji)身世界先進行列奠定了基礎。
進入(ru)21世紀，我國載人航天(tian)、北斗、探月(yue)等重大(da)工程相繼實施，范含林認為，中國衛(wei)星技術已(yi)進入(ru)全面發展階段。
如今(jin)，我(wo)國(guo)空間(jian)(jian)技術繼續(xu)高(gao)歌猛進。在(zai)重大工程方(fang)(fang)面，載人(ren)航天工程即(ji)將(jiang)(jiang)進入(ru)空間(jian)(jian)站任務飛行階段，北斗全球衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)導航系(xi)統即(ji)將(jiang)(jiang)完成組(zu)網，“嫦(chang)娥五號(hao)”探測器即(ji)將(jiang)(jiang)實施月球采樣(yang)返回(hui)任務。在(zai)通(tong)信衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)領域(yu)，“東方(fang)(fang)紅五號(hao)”衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)平(ping)(ping)臺(tai)首發(fa)(fa)星(xing)(xing)(xing)已成功(gong)定(ding)點，該平(ping)(ping)臺(tai)將(jiang)(jiang)帶動(dong)我(wo)國(guo)大型衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)公用平(ping)(ping)臺(tai)升(sheng)級(ji)換(huan)代，能(neng)力(li)跨(kua)越式(shi)提升(sheng)。在(zai)遙(yao)感衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)領域(yu)，“高(gao)分(fen)”系(xi)列衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)相繼發(fa)(fa)射(she)，推動(dong)我(wo)國(guo)空間(jian)(jian)分(fen)辨(bian)率邁進亞(ya)米級(ji)時代；“風云”“海洋”系(xi)列衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)均有多星(xing)(xing)(xing)在(zai)軌運行，技術指標(biao)達到世界(jie)先進水平(ping)(ping)，此外，近年來(lai)“悟空”暗物(wu)質粒子(zi)探測衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)、“墨子(zi)號(hao)”量子(zi)科(ke)學實驗(yan)衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)、“慧(hui)眼”硬X射(she)線調制望遠(yuan)鏡、“太極(ji)一號(hao)”空間(jian)(jian)引力(li)波探測技術實驗(yan)衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)等“科(ke)學新(xin)星(xing)(xing)(xing)”冉冉升(sheng)起，將(jiang)(jiang)為科(ke)學界(jie)仰望星(xing)(xing)(xing)空、探索宇宙(zhou)發(fa)(fa)揮重要作用。
延伸閱讀
衛星數量激增(zeng)，頻軌(gui)資源(yuan)“先(xian)到(dao)先(xian)得”
隨著第(di)一顆繞地球運行的(de)人(ren)造(zao)衛星1957年進入軌(gui)道，人(ren)類邁出了(le)通過發射(she)人(ren)造(zao)衛星連接地球和宇宙的(de)第(di)一步，這極大(da)地激發了(le)人(ren)類探索太空(kong)的(de)熱(re)情(qing)。隨著衛星數量的(de)猛(meng)增，衛星頻軌(gui)資源也(ye)成為了(le)各國競爭的(de)焦點(dian)。
衛(wei)(wei)星(xing)頻軌(gui)是指(zhi)衛(wei)(wei)星(xing)電臺使用(yong)的(de)(de)(de)頻率和衛(wei)(wei)星(xing)所處的(de)(de)(de)空間軌(gui)道(dao)位(wei)置，是衛(wei)(wei)星(xing)應用(yong)產(chan)業(ye)發展(zhan)的(de)(de)(de)基本要素(su)，既是全(quan)人類所共有的(de)(de)(de)自然資(zi)源，也是所有衛(wei)(wei)星(xing)系統(tong)建立的(de)(de)(de)前(qian)提和基礎以(yi)及衛(wei)(wei)星(xing)系統(tong)建成后能否正常工作的(de)(de)(de)必要條件(jian)。
衛(wei)星頻率(lv)主要指無(wu)線(xian)電(dian)頻譜(pu)用(yong)于空間(jian)(jian)無(wu)線(xian)電(dian)業務的(de)部分。任何衛(wei)星系統的(de)信(xin)息感(gan)知(zhi)、信(xin)息傳(chuan)輸以及(ji)測(ce)控單元，都(dou)需要使用(yong)電(dian)磁頻譜(pu)。不(bu)同的(de)頻段傳(chuan)播損(sun)(sun)耗不(bu)同，其(qi)中在(zai)0.3—10GHz頻段間(jian)(jian)損(sun)(sun)耗最少(shao)，被稱為(wei)“無(wu)線(xian)電(dian)窗口”；在(zai)30GHz附近頻段損(sun)(sun)耗相(xiang)對(dui)(dui)較小，通常(chang)被稱為(wei)“半(ban)透明無(wu)線(xian)電(dian)窗口”。目前，各類衛(wei)星應(ying)用(yong)也主要使用(yong)這些頻段，其(qi)他(ta)頻段相(xiang)對(dui)(dui)損(sun)(sun)耗較大(da)。
人造地(di)球衛星軌(gui)(gui)(gui)道按離地(di)面的高度可分(fen)為低(di)軌(gui)(gui)(gui)道、中(zhong)軌(gui)(gui)(gui)道和高軌(gui)(gui)(gui)道。若軌(gui)(gui)(gui)道過高，航(hang)天器將進入或接(jie)近地(di)球輻射帶；若軌(gui)(gui)(gui)道過低(di)，殘(can)余大(da)(da)氣阻力明顯增加(jia)，將大(da)(da)大(da)(da)提高保持航(hang)天器軌(gui)(gui)(gui)道的推(tui)進劑消耗量(liang)。大(da)(da)部分(fen)通(tong)信(xin)衛星會運(yun)行(xing)在高軌(gui)(gui)(gui)道，即赤道上空(kong)約3.6萬(wan)千米處的地(di)球靜(jing)止軌(gui)(gui)(gui)道，以保證連(lian)續通(tong)信(xin)。
頻軌資(zi)(zi)源(yuan)是一(yi)種有(you)限的、不(bu)可再生的自然(ran)資(zi)(zi)源(yuan)，而且(qie)衛星(xing)軌道(dao)位于世界各國共處的宇宙空間，是全人類共有(you)的國際資(zi)(zi)源(yuan)，隨著衛星(xing)數目(mu)不(bu)斷增長，衛星(xing)頻軌資(zi)(zi)源(yuan)供需矛盾(dun)日益突出(chu)已成為(wei)不(bu)爭的事實。
目前，頻軌(gui)資(zi)源(yuan)(yuan)的(de)獲(huo)取(qu)須(xu)依據(ju)(ju)國(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)(ji)電聯(lian)制定的(de)規則進行(xing)開發利用，頻軌(gui)的(de)使用必須(xu)進行(xing)國(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)(ji)協調(diao)。在這種方式下，各國(guo)(guo)(guo)(guo)首先(xian)(xian)根據(ju)(ju)自身(shen)需(xu)要(yao)(yao)，依據(ju)(ju)國(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)(ji)規則向國(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)(ji)電聯(lian)申報(bao)所需(xu)要(yao)(yao)的(de)衛星(xing)頻軌(gui)資(zi)源(yuan)(yuan)，先(xian)(xian)申報(bao)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家具有優先(xian)(xian)使用權；然后(hou)，按(an)照申報(bao)順序(xu)確(que)立的(de)優先(xian)(xian)地位次序(xu)，相(xiang)關(guan)國(guo)(guo)(guo)(guo)家之間要(yao)(yao)遵(zun)照國(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)(ji)規則開展國(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)(ji)頻率干擾(rao)談(tan)判，后(hou)申報(bao)國(guo)(guo)(guo)(guo)家應采取(qu)措施，保(bao)障不對先(xian)(xian)申報(bao)國(guo)(guo)(guo)(guo)家的(de)衛星(xing)產(chan)生(sheng)有害干擾(rao)。隨著資(zi)源(yuan)(yuan)申報(bao)的(de)數(shu)量越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)，國(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)(ji)(ji)談(tan)判難(nan)度也越(yue)來(lai)越(yue)大。衛星(xing)生(sheng)產(chan)周期通常只需(xu)一年半左(zuo)右，而獲(huo)取(qu)頻軌(gui)資(zi)源(yuan)(yuan)的(de)談(tan)判則需(xu)要(yao)(yao)幾年甚至更長時間。
美國(guo)(guo)、俄羅斯等航天強國(guo)(guo)從20世紀五(wu)六十年代(dai)就已向國(guo)(guo)際(ji)電聯(lian)申報并依照國(guo)(guo)際(ji)程序獲取了大量(liang)的頻軌(gui)資源，以(yi)支撐其數量(liang)龐(pang)大的衛星系(xi)統，這(zhe)也(ye)導致目前很多好用(yong)的頻段和軌(gui)道位(wei)置(zhi)都已被占(zhan)用(yong)，再想從中分得一杯羹實屬不易。
【責任編(bian)輯：趙藝涵】