1975年11月29日，我国第一颗返回式卫星在轨运行3天后返回地球。50年过去了，从载人飞天的“神舟”到探月工程的“嫦娥”，大家似乎对返回舱的平安“回家”已经习以为常。其实，我国的航天器着陆回收之路是从一次发射失利开始的。
1974年11月5日，在一望无垠的茫茫戈壁上，我国第一颗返回式卫星整装待发。发射调度指挥员已经果断下达“电缆摆杆摆开”的口令，然而卫星却没有收到成功转内电的信号。如果此时火箭点火，送入太空的将是一枚不能正常供电的“铁疙瘩”卫星。千钧一发之际，当时的卫星负责人孙家栋大喊“停止发射”，然后昏了过去。
那一天，当时正在研制曙光飞船的陈国良亲眼目睹了发射的实况。现场排除了卫星的故障后，长征二号运载火箭点火起飞，却在飞行20多秒后失控，连同卫星一起在巨响中炸成碎片。“当时我们脸上有毛毛渣一样的东西，那是爆炸后飘在空气里的残骸粉末，我心里五味杂陈。”陈国良说。
立项：搞急用的、实用的卫星
时间回溯到1963年元旦，已过午夜时分，钱学森书房里的灯光依然亮着，书桌上放着最新的国外杂志。“发现者”几个字突然闯入钱学森的眼帘，这是美国研制的试验性的返回式对地照相侦察卫星。
美国从1959年2月开始发射“发现者1号”，直到1960年8月发射“发现者13号”时，才首次回收成功，可见返回式卫星的返回技术之难。
当时国际形势紧张，钱学森在全力以赴推进东方红一号卫星研制任务的同时，让七机部八院（现北京空间机电研究所）开始了关于返回式卫星的调研。周恩来总理主持召开中央专委第十三次会议，明确指出：我国要重点发展应用卫星，尤其是对地照相卫星，即遥感卫星。
钱学森在任务现场视察工作（图片来自《钱学森画传》）
根据上级指示，七机部八院在总工程师王希季的领导下，于1966年1月开始了中国返回式遥感卫星总体方案论证工作。钱学森指示：“返回式卫星工作要迅速做，飞船以后再考虑，八院现在有多大劲就用多大劲。”
我国第一颗返回式卫星属于对地观测卫星中的一种，主要用于国土普查，卫星有11个分系统，起飞质量1.8吨，它的外形像一只巨大的羽毛球，整星外形由截圆锥体与半球形头部组成。
返回式卫星上需要装载地物相机、星空相机等遥感仪器设备，为了精确调控卫星的运行姿态，需要搭载一套姿态控制系统，还需要安装固体制动火箭发动机，以使卫星返回舱在“回家”过程中脱离原有轨道，进入返回轨道。此外，卫星返回舱着陆时，需要借助降落伞减速，并借助信标机传递位置信息等。
从1966年初开始，返回式卫星总体论证工作由王希季主持进行，钱学森在关键技术问题上给予指导。1967年7月，在王希季的带领下，七机部八院提出了《返回式卫星总体技术方案论证报告》。当年9月，七机部在北京召开返回式遥感卫星工程总体方案论证会，确定了研制任务分工和研制进度。
会议决定：在远程火箭的基础上，研制返回式卫星所使用的运载火箭，即后来被称为长征二号的运载火箭，该项工作主要由中国运载火箭技术研究院负责研制；卫星上使用的固体制动火箭发动机由中国河西化工机械公司（今航天动力技术研究院）承担。
1968年2月20日，中国人民解放军第五研究院（空间技术研究院）成立，返回式卫星的总体设计及研制工作移交给该院承担。正在主持研制东方红一号卫星的孙家栋兼任返回式卫星的技术总负责人。
“空间技术研究院成立后，关于卫星研制、卫星应用事业怎样发展，钱老主持制定了‘三星’计划，即东方红一号卫星、返回式卫星和同步轨道卫星规划。”孙家栋回忆说。
东方红一号重点解决工程问题，把队伍带起来，卫星能“上去”；再上马返回式卫星，搞急用的、实用的卫星，卫星能“回来”；第三是占领同步轨道，搞通信卫星。
研制：集智攻克技术难关
我国第一颗返回式卫星要解决的问题主要包括照相机、三轴稳定姿态控制、卫星返回、回收等技术。在当时极其困难的客观环境下，研制团队付出了艰苦的努力，在运载火箭研制、卫星返回技术、卫星遥感技术等领域攻克了一个又一个难关。
返回式卫星的“遥感”需要依靠高清晰度的照相机，研制团队查阅了大量资料，做了大量试验，在长春光机所王大珩的带领下，会同有关单位，研制生产出了精密的摄影系统。
中国科学院北京控制工程研究所设计师张国富提出“主动式三轴姿态控制系统”方案，在自动控制专家杨嘉墀的指导下，经过反复论证和大量模拟试验，使该系统的技术性能指标达到当时世界先进水平。
王希季、林华宝带领技术人员开展返回式卫星着陆回收系统的研制工作。该系统采用钟表及过载开关控制底盖分离、拉出减速伞的方案，降落伞装置由弹射器弹出引导伞，接着减速伞收口状开伞，之后减速伞全开，后续主伞收口状开伞，最后主伞全开。
王希季的夫人聂秀芳生前回忆，有一次，王希季翻出家中的剪刀、针线和碎布片，动作笨拙地做起针线活儿。他用碎布缝成一个小小的降落伞，像孩子一样如痴如醉地“玩”了起来。他一次次将降落伞高高抛起，为了看清楚降落伞摇摇晃晃飘下来的情形，甚至趴在地上仰头观望。
空投试验是验证气动力减速器回收系统必不可少的一环，通过从不同高度和速度的飞机上投下装有回收系统的模型，用来模拟回收系统实际工作状态并获取关键数据。“当时最突出的问题是伞衣强度问题和出伞的可靠性问题。”返回式卫星回收系统技术负责人李颐黎说。
有几次空投试验，着陆回收系统团队“吃了大饼”——降落伞未能正常打开、模型从高空落下摔成了饼状。王希季、林华宝带着技术人员风尘仆仆往返于试验场和办公室之间，从伞衣到伞绳到出伞方式，一项一项攻克难题。通过先后50余架次的空投试验，团队对历次试验数据进行系统性整理，为最后确定方案提供了可靠的科学依据。
返回式卫星初样阶段验收通过后，孙家栋带领相关人员进行了正样星噪声、分离冲击、热真空、整星振动等试验，获得了大量试验数据，又组织研制人员就暴露出来的问题制定了若干改进措施。
“当时工作开展有困难，周总理就出面说‘北京市70万工人是你们的后盾’。”负责返回式卫星整星测试的郑松辉说。整星测试是卫星研制的关键环节，主要验证卫星整体性能、可靠性及与在轨环境的匹配性，目的是确保卫星满足设计指标和任务要求。
郑松辉和同事们要吃透被测对象的原理，绘制测试设备的“施工图”。“我们去北京无线电厂，工人师傅们把这当成重大任务，加班加点，本来计划是国庆交付，刚到‘七一’就把设备提前搞出来了。”郑松辉说。
那段时间，大家白天改进完善设备，晚上进行测试工作，把整星测试的复杂原理简化为功能逻辑图，再绘制成十几张星地综合测试总图，直到设备状态稳定、可以量产。
返回式卫星两舱分离试验
在另一条战线上，中国运载火箭技术研究院在远程火箭的基础上，为发射返回式卫星研制长征二号运载火箭。该型运载火箭不仅成功发射了返回式遥感卫星，还为后续长征二号丙火箭、长征二号捆绑式火箭和载人航天工程长征二号F火箭的问世打下了坚实的技术基础。
发射：返回式卫星“三连胜”
1974年11月5日的那次发射，给航天人带来难忘的教训：发射失败缘于火箭里的一根导线，这根导线外皮完好无损，里面的铜丝却断开了。
那么大的一片沙漠，大家把沙地翻了一尺多深，用筛子把小部件都筛出来，再各自认领：这一块铜片是我这个仪器上的，那一枚螺钉是你那台设备里的。大家对照残骸认真检查，仔细分析，举一反三。
研制团队总结经验、汲取教训，经过改进设计、严苛的质量复查、多项地面试验，一年后，一枚新的运载火箭和一颗新的卫星完成了各项检测程序，又雄伟地矗立在发射台上。张爱萍指示：力争这次发射“一鸣翔天”。
1975年发射的返回式卫星
及长征二号运载火箭（刘栋摄）
1975年11月26日，随着发射指挥员的口令，长征二号运载火箭托举着返回式卫星离开地面、冲出大气层、飞入太空。卫星进入预定轨道后，由分布在我国大陆上的卫星地面测控站对卫星进行跟踪、测轨、遥测和遥控。
李颐黎在执行完发射场任务后，又跟随队伍转战渭南测控中心。他回忆，在卫星过站的关键时刻，一个遥控站偏偏发生了遥控天线自动、手动操纵均失灵的情况，为了争取时间，该站副队长和3名操作人员冒着生命危险，爬上了15米高的天线塔实施应急方案。他们面对大功率的高频辐射，沉着冷静，按照预报的角度操纵天线跟踪卫星，圆满地完成了任务。
11月29日，当卫星运行到第47圈时，遥控站发出了卫星返回调姿遥控指令。地面接收站立即收到了卫星调姿过程的遥测参数，调姿正常。遥控站又发出指令，卫星仪器舱上的分离火箭点火工作，两舱分离。接着，根据星上时间控制器发出的指令，卫星返回舱起旋，返回舱上的制动火箭点火工作。
在渭南测控中心的控制室里，人们的视线转向了显示卫星飞行轨道参数的记录仪。轨道参数表明制动发动机工作正常。
顿时，人们精神振奋，握手致贺，李颐黎说：“负责研制卫星制动火箭发动机的杨南生当时就在我旁边，我们都非常高兴！”9年了，航天人终于盼来这一刻——我们的卫星很快就要返回祖国大地。
随着一个个指令发出，卫星脱离运行轨道，进入返回轨道。13分钟后，卫星返回舱在贵州省六枝特区的一个小煤矿井口附近着陆，虽然回收舱裙部被烧坏，落点偏差有些大，但所幸片盒基本完好，胶片基本未曝光，研究人员获得了大量遥感资料。
当时正在渭南的钱学森闻讯后显得格外高兴，好长一段时间人们难得见到他有那样的好心情。卫星回收后的第二天，钱学森就带领参试人员兴致勃勃地参观了刚发掘出土不久的秦始皇陵兵马俑。
此后，研制人员再接再厉，根据此次返回中存在的问题对卫星进行改进。1976年，研制人员不惧唐山大地震的余波，在防震棚里完成了卫星改进的交接工作，当年12月10日，我国发射的第三颗返回式卫星顺利降落在四川省的预定回收区，整个返回舱完好无损，连一颗螺丝钉都不少，卫星返回及回收任务取得圆满成功。
1976年发射的返回式卫星
返回舱在山坡上的一块菜地里安全着陆
叶剑英副主席得知卫星返回后欣喜万分，1977年3月，当他再一次审阅关于返回式卫星的试验结果报告后，当即批示：“返回式卫星有功！”这表明中国已经掌握了技术难度极大的卫星返回技术，并为后来的载人航天事业的发展起到了促进作用。
1978年1月26日，我国又成功发射了一颗返回式卫星，取得当年科研工作的“开门红”。3月18日，来自全国各领域的6000多位科技工作者齐聚在北京人民大会堂。在第一次全国科学大会上，时任中国空间技术研究院副院长的孙家栋作专题发言，详细介绍了我国第一型返回式卫星的研制经过。全国科学大会对返回式卫星的多项科学研究成果给予了隆重表彰。
传统测绘与卫星遥感测绘的效率无法比拟。新中国成立后，国家组织庞大的国土测绘队伍，开始进行国土测绘工作，直到上个世纪80年代才完成全国20%的国土测绘。
遥感卫星投入使用后，仅用不到5年的时间，就完成了过去30年工作量的4倍，并且效果好，精度高。我国发射的多颗返回式遥感卫星还在城乡规划、水利建设、地质资源勘探、河流海岸监测、考古、空间育种等众多领域发挥了重要作用。
返回式卫星还为中国航天培养了一支能征善战的人才队伍。在圆满完成返回式卫星研制任务后，郑松辉又与载人航天结缘，成为神舟飞船副总师，为航天员往返天地保驾护航；陈国良在曙光飞船项目下马后，也加入到返回式卫星研制团队，为之付出了30余年的职业生涯；李颐黎凭借扎实的理论知识，徜徉于航天技术的海洋，成为神舟飞船总体副主任设计师兼应急救生分系统主任设计师。
蓝天下，伞花又一次绽放，有关中国返回式卫星的故事仍在继续。
文章参考了《剑指苍穹——钱学森的航天传奇》《孙家栋传》《王希季院士传记》《航天技术先锋：北京空间机电研究所火箭和航天器技术的发展与成就》《中国航天事业的60年》《20世纪中国航天器技术的进展》。
来源/中国航天报
文/胡蓝月
编辑/杨斯爽
审核/宿愿
监制/姜军
本文转载自公众微信号：央视军事
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