“东方红一号”人造地球卫星

他不仅是“两弹一星功勋奖章”获得者,也是北斗导航卫星创始人之一,他是一个怎样的一个传奇?

他是——陈芳允。

1967年,周恩来总理连续四次召集有关人员开会,研究人造卫星工程的进展问题,周总理语重心长地说:“研制和发射人造卫星是毛主席交给我们的光荣任务,要加强领导,加强团结,我们要争取早日在天上飞起中国的卫星。”

陈芳允牢记周总理的话,艰辛跋涉在通向太 空的道路上 。

在那段不平凡的岁月里,在那最紧张又激动人心令人难忘的日子里,他倾出了自己全部才智,常常为某一难关绞尽脑汁,专注思考,而忘了吃饭睡觉这些正常的生活规律。

陈芳允负责的是这样一项工作,通俗地讲,当运载火箭托举起人造卫星升空并送入预定轨道之后,卫星便在人们给它设计的轨道上绕着地球运行。 卫星的正常运行和按计划完成使命,要靠地面观测系统对它实施跟踪、测量、计算、预报和控制,而这些都是通过人们肉眼看不见的无线电波来实现的。 这对中国的空间科技人员是一个全新的课题。

具体到中国第一颗卫星的测控,卫星发射上天后,有三点最为重要:第一,卫星是否已经进入了运行的轨道;第二,卫星的轨道是什么样的,是否符合预定的要求;第三,卫星运行中,什么时间到达什么地点上空的预报。

陈芳允认为,对于我国发射第一颗卫星来说,“抓得住”是卫星测控中最重要的一道课题。如果卫星打上去了,却没有看见卫星打到哪里去了,也不好宣布发射成功了没有。尤其让人感觉不放心的是如果天气不好时看不见卫星怎么办?

艰难的是中国将要发射的第一颗人造卫星,不仅对它的科学试验价值有一定的要求,而且还对它的政治意义做了特殊的安排。在研制过程中,有关领导特别指出,东方红一号”卫星上天以后,要让全世界人民,尤其是第三世界人民能够“看得见,听得到”。周总理说:让卫星经过第三世界国家的上空,对他们进行预报,使他们不仅能看到卫星,还能听到中国卫星的声息,对他们也是一个鼓舞。

“看得见”,就是让人们在夜间能用肉眼目睹。这可是一个大难题。卫星直径只有1米,要将它悬挂在439公里以外的太空, 用肉眼看到它实在是太难了。

北京机电研究所的科技人员想出了一个办法,他们在与卫星同步运行的末级火箭壳体上涂上了可以发光的观测裙,终于解决了人们用肉眼观看夜空中这个不 同寻常的飞行物。

“听得到”,就是让全世界人民都能听到中国的卫星播放的《东方红》乐曲声。这是不易做到的,苏美的卫星也只能发出蜂鸣声。而中国的卫星不仅要播放这支中国家喻户晓的歌曲,并且在太空上播放还不能让它变调。这个难题终于让北京控制工程研究所的科技人员解决了。

根据这些特殊的要求,陈芳允主抓的地面观测系统必须“跟得上,抓得住,测得准,报得及时”。具体是指卫星起飞进入轨道后,地面的跟踪测量系统设备要能抓得住卫星,随时掌握它的飞行动态,并将其跟踪测量获得的信息和数据及时反馈给指控中心,要求精确及时地报出卫星飞经世界244个城市上空的时间和飞行中的一系列数据,由计算控制中心将利用电传迅速将全球预报发往北京,供中央人民广播电台向全世界广播。

同时,地面观测系统还要完成对卫星的跟踪、测量、计算和预报等一系列的技术设计和操作,让它按照人的意志在太空中运行。测控系统的设计对中国的科技人员来说,是无前人经验可借鉴的,只能凭自己的智慧,倾尽全部心血设计测控方案。而且这是光学、电子、天文等专业技术跨学科的综合运用。

卫星观测一共包括四个方面,其中三个是测控,叫作 TT&C,跟踪、遥控和控制,还有就是通信。通信把各个系 统、各个台站和中心联结到一起。 陈芳允偏重于测控设备方面 的工作。

当时,中国科学院“701”工程处承担的卫星测控系统的关键任务无法完成。西北导弹卫星基地乔平副司令、航测处处长沈荣骏等人奉命开始接收“701”工程处。当时从事研制卫星测控任务的科技人员大多数在中国科学院,不少人对划归基地心存疑虑,尤其是在参军问题上,有些人愿意穿军装,但不愿意离开北京到地处边疆的基地工作。

陈芳允在这个问题上从来没有犹豫过。要想成就一件大事,必须舍得一些小东西,他不在乎离家远,也不在乎生活条件艰苦。更确切地说,当时他是一门心思要让中国的卫星飞上天,只要让他干卫星这行就行。而且他一直有这样一个信念,只要我们中国人干,就不会比外国人差。就怕你什么也不干,甘心落后。

随着这项任务交到国防科委,陈芳允也跨入了导弹试验基地的军营里,可惜那年月是不会给这位老科学家什么名分的,工资还是和在科学院那么多,只是走进绿色方队里他格外显眼,因为只有他与众不同穿着便衣,许多人都以为他是新来的部队职工。可他不在乎这些。

描绘蓝图是不能仅仅在纸上谈兵的,而要在荒山坡上迅速建设起全国的测控中心和观测网及测量台站。在设计过程中,有人提出对卫星的跟踪观测可以依靠雷达和光学仪器。这对于深通雷达技术的陈芳允无疑是一种优势,可他并不囿于自己的专业门户。他认为,我国的测控体制应从国情出发,我国不可能在国外建立地面台站,因此必须提出适合我国地理环境而又能照顾全面的测控方案。

陈芳允担任卫星测量、控制的总体技术负责人,他提出的测控方案以多普勒测量为主,并在卫星入轨点附近的地面观测站设置雷达和光学设备加以双重保证。为此,他除总体设计外,还参加了设备研制和台站建设工作。

由于工作需要,陈芳允( 上图中,下图右一) 经常到一线基地指导工作

陈芳允和年轻的军人们一起坐上火车去为测量台站选点。当时大家喜欢亲切地称他“老师傅”,“老师傅”是著名的科学 家, 工资自然要比军官们高一些,出门在外,当兵的就是一家人,陈芳允总是慷慨地掏腰包请大家美美地吃 上一顿解解馋。

他脾气温和,人又宽容大度,年轻人都喜欢跟他去出差,大家在一 起不分彼此。 他们跋山涉水,走南闯北去勘测卫星跟踪测量点,年轻军官们其乐融融,因为陈芳允百问不烦,性格随和,知识丰富,可以学到书本上学不到的东西,跟他出差的确是 一种文化享受。

陈芳允当时已经是教授级研究员,乘火车照样要和年轻人一样坐硬座,碰上运气不好,还要人挤人地站上大半天。火车过道上都是人也就谈不上送水送饭了,陈芳允背着军用水壶,渴了喝几口,饿了从军挎包里掏出凉馒头随便吃上几口。就这样,他们从炎热的广西、海南到寒冷的戈壁滩,从东边美丽的沿海城市到西边大漠深处,都留下了陈芳允的足迹。

非军非民的“老师傅”

吃过晚饭,他常常和军人们一起开荒种菜、上山打猪草。那时,他觉得自己是部队革命大家庭里的一员,大家对他都很尊重,干部战士一口一个“老师傅”地叫他,他觉得非常亲切。

部队经常要检查军容风纪,军人的发型有标准尺寸,部队理发室里也就经常要排队理发,虽然花不了几毛钱,可是费时间。 陈芳允觉得站队麻烦,为此练就一手绝活,自己给自己理发,高兴时一把剪子加一把推子,前后各一面镜子,对着镜子前后连理带推一照满意就得。 从那时开始,三十多年过去了,他没有再进过理发室。

陈芳允在基层一线指导

陈芳允这样的科学家把科研看作生命,自然是精益求精。他提出的测控体制,是在卫星上装载微波和超短波两种无线电设备,以实现地面对卫星运行轨道进行测量。

测控系统主要利用多普勒测速仪、单脉冲精密跟踪雷达和引导雷达等设备,实施测量数据和卫星轨道。而地面台站布局的关键点为卫星入轨点测量,在入轨点测量计算出卫星初轨以后,卫星继续在轨道运行,待飞回到我国沿海可见范围进行第二圈捕获测量,便可精确计算出轨道数据,向全世界预报中国卫星飞经各地的时间。

他的方案得到了国防科委的认可,很快我国第一代多普勒测速仪由中国科学院地球物理所完成,地面跟踪台站和通信联络系统也由国防科委、邮电部和总参通信部协同完成。

“东方红”:中国挺进太空的进军号

世间有这样一种人:逆境和挫折可以让他痛苦、迷茫,却无法改变他的精神。这种人做事,不做则已,做就一定要做得 漂亮精彩。 陈芳允就是这样的人。

1969年,陈芳允回到北京参加国防科委组织的“东方红一号”卫星的联合试验。这次试验的目的是为了检验卫星与地面系统的整体设计性能,取得星地联合试验的实际参考数据。

在试验现场,他一丝不苟地检查工作人员的操作,脑子里反复核对着从设计到研制过程中有无缺陷,直到认定整个系统万无一失。当地面各系统准确无误地接收到装有信标机的卫星所发出的各种信号后,陈芳允的脸上终于露出对试验结果满意的笑容。这次试验的成功,表明我国第一颗卫星的测控方案是可行的,整个测控系统已基本建立完成。

对于一个科学家来说,他的创意应该在一般技术人员的前面。科研先行领导着技术的发展。

与此同时,陈芳允又开始进行“实践一号”卫星的测控方案设计。研制发射“实践一号”卫星的主要目的是:测量高空磁场、X射线、宇宙射线、外热流等空间环境的参数;进行长寿命应用卫星的一些关键技术,特别是航天电源技术的试验;观察太阳能电池供电系统和长寿命遥测设备及无线电线路在空 间环境下长期工作的性能。

“实践一号”卫星的总体方案,在许多方面沿用了“东方红一号”卫星的技术成果和经验。 在遥测系统的控制方案上则采用了脉冲体制。 这颗卫星的设计寿命为一年,没想到的是,卫星居然在太空上顽强飞行了8年之久,大大超过了它的设计寿命。

陈芳允在完成“东方红一号”和“实践一号”两颗卫星的测控系统方案后,已经发现短波多普勒测速仪的测轨精度还不够高,于是他将问题提出,和有关专家一起分析讨论,决定改用超短波双频多普勒测速仪。这种测速仪可以消除电离层对电波折射的影响,使得测轨精度大大提高。这种新型测速仪设备,很快由上海科学仪器厂用一年多的时间研制成功。

1969年,陈芳允对新型测速仪又进一步提出了新的设想,将遥测信号调制到测速仪的载波上,由测速仪发射机一起控制,可以节省一个发射机。经过试验,这个大胆设想获得成功,接收到的遥测信号和测速精度全部符合要求。这种测速仪投入使用后深受实际操控人员的欢迎,一直沿用至今。

这使人想到爱因斯坦的一句名言:“想象力比知识更重要。”科学和艺术都要以丰富的想象力为心理背景,面对的是两个无限的、永远没有终点的世界,都需要不断的追求前人没有走过的道路。

陈芳允在承担卫星测控系统的总体设计任务后,深切体会到:他所面临的试验现场,不是在针对一个课题、一种设备的研究,而是要结合我国实际,建设整个卫星测控系统,使之切 实可行。 面对着整个大系统,陈芳允常对一起工作的同事说:“我们每个人的力量是有限的,只有把个人的力量融入集体中,依靠集体的智慧和力量,我们才能完成从地上到天上的航天测控网。 ”所以,在完成重大科研项目上,他在潜心研究和设计测控系统总体时,非常注重调动所有参试人员的积极性,依靠 集体的力量来完成任务。

1970年4月,陈芳允出差来到上海科仪厂,他又开始了新型 卫星的测控设备研制工作。

4月24日傍晚,陈芳允和几个年轻人漫步在灯火辉煌的外滩上。那时候,黄浦江畔风景优美的外滩可以说是上海的标志。比起热闹、喧嚣的市区,这里要清静许多。陈芳允唯一锻炼和休闲的方式,就是漫步在碧波荡漾的黄浦江边,走上一圈,清理一下思绪。这一天他的心情特别好,设备研制工作进展顺利,于是他到外滩上去散散步,休息一下劳累的大脑。

那天他漫步在江边。突然,他身边的电线杆顶端,高音喇叭正庄严宣告:我国第一颗人造地球卫星——“东方红一号”发射成功了……中央人民广播电台播出的新闻公报,犹如一声春雷在神州大地炸响,引出了惊天动地的欢呼声。陈芳允的心里像黄浦江水涌起了春潮,他激动地挺直了身躯,中国人站起来了!中国成为世界上第五个能发射人造卫星的国家!

“东方红一号”人造地球卫星重173千克,超过了苏联、美国、法国和日本第一颗人造地球卫星重量的总和

他停住了脚步,屏住呼吸,竖起耳朵,他要仔仔细细地听完这个公报。他激动高兴,他百感交集,他多么想亲临发射场看到中国第一颗卫星的发射!多少年来他忍辱负重地耕耘在这 片领域,总算获得了成功。 此时此刻,他遥望太空,倾听高音喇叭里传出的《东方红》乐曲声,和发布的中国卫星将经过世界各国各大城市的时间。 他如醉如痴地站在电线杆旁,听了一遍又一遍。

他的身边上海人民已经迅速做出反应,兴高采烈涌上街头,敲锣打鼓结队游行。庆祝胜利的欢呼声响彻夜空。

陈芳允没有呼喊,也没有汇集到人流中,而是依然在聆听着新闻公报。在记忆中迅速搜索卫星的设计参数与喇叭里公布的实际技术参数。

他高兴得热泪盈眶,久久地站在那听着广播,他设计的卫星测控系统终于成功了。

有人在高楼顶上往下散发《人民日报》的“号外”,报纸如 雪花般地从楼顶上纷纷扬扬飘落下来,黑压压的人群竖起无数 只胳膊挥动着抢“号外”。

陈芳允依然静静地站在高音喇叭下,不时有人路过他的身旁,奇怪地瞄一眼这位眼镜先生,为什么没有像别人一样高呼革命口号。他们无论如何都想不到这颗卫星的成功和这位相貌普通的眼镜先生有什么密切的关系。

陈芳允的脸上洋溢着坦诚的微笑,那笑里包含着他的艰辛努力收到了成果的欣慰。几年来,他背着军挎包赴边疆,下海岛,跋山涉水到大漠荒原、深山峡谷、南疆海岸去勘察选点,脸晒黑了,旧军装上也浮着一层黄土,那朴素的样子像电影里的老炊事班长。以至当他到上海、北京等地出席有关卫星论证的技术会议时,门卫总是不信任地多盘问他几句。如今他站在上海外滩上,自然就显得和大都市人是那么不同。

的确,卫星的成功是显赫的。可当时人们根本无法知道是谁创造了这个成功。欢呼的人群看到了天上遨游的中国卫星,却看不到把卫星托举上天并指挥控制它的人。

发射现场的卫星跟踪设备

陈芳允总体设计的“东方红一号”卫星的测控系统,实现了“抓得住,测得准,报得及时”,而且在轨道测量精度上与其他国家相比也达到了较高水平。 我国第一颗卫星的测控任务圆满完成,为中国卫星测控网的建立奠定了基础。

陈芳允根本想不到15年后他会为此获得国家级的头等奖。他历尽艰辛终于有所收获,他主持设计的中国航天测控系统首战告捷,他能为中国航天事业贡献一分力量,这就是他 的最大心愿。 他看重的是他的科研成果,而不是谁给他庆功授奖。没有人为他庆功,他照样为成功而高兴。

卫星在轨道上正常运行了一星期后,恰逢“五一”国际劳动节。 此时,陈芳允还在上海出差,他这位中国卫星测控网设计科学家心里挺平衡,因为满脑袋瓜里运转的都是很快又要问世的新型卫星。作为一个中国科学家,他根本没有想过发明创造会给自己带来什么好处。科学家的眼睛如果只盯着自己,他就不会举起中国科技发展的大旗。

中国第一颗卫星发射成功,树立起中国航天的第一个里程碑,“东方红”奏响了炎黄子孙挺进太空的进军号。虽然星上的音乐装置和短波发射机仅持续工作了28天,可对于陈芳允这些创业者来说,太空传来的《东方红》乐曲声仿佛一直在耳边回响,鼓励他继续勇攀科技高峰。

《陈芳允传》

马京生/著

《陈芳允传》向读者展示了生活中貌不惊人、低调、淡定,科研上产生轰动效应、硕果累累的天才型科学家陈芳允的传奇人生。

陈芳允5岁开蒙学《论语》,初中《送秋》一文言志:人生不能虚度。少年一言,终老守持。上清华、负笈英伦,进研究所、发配工厂,兢兢业业,不忘初心。花甲之年从军,开启人生新篇章,一生追求不辍,成为中国著名无线电电子学家,中国科学院院士,国际宇航科学院院士,国家科技进步特等奖 、国防科技进步一等奖、“两弹一星功勋奖章”获得者。

【作者简介】

马京生, 解放军总装备部航天军旅作家,正师职大校军衔。中国作家协会会员。北京师范大学文学硕士。主要作品有:长篇传记《陈赓传》《天眼》《赵尔陆》。长篇报告文学《国家功勋——聚焦中国航天英雄》。长篇小说《星空并不遥远》在全军获奖后,执笔改编成同名电视电影在中央电视台播出。报告文学集《科学人生——中华人民共和国十大功勋科学家传奇》和《寻找航天之谜》。获奖散文《嫁给航天员》《发射塔下女儿情》《发射场留下青春的记忆》等。报告文学《当代射天人》《放飞神舟》《“神七”飞天英雄的故事》《钱学森与孙家栋:科学巨星情深谊长》《王大珩:摘下星光的人》《程开甲:核弹铸盾》等。其作品多次获军内外大奖。

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第十届茅盾文学奖获奖作品:

《人世间》 中国青年出版社 梁晓声/著

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