1970年4月24日的晚上,北京时间刚过九点半,全国很多人守在收音机旁,等着一条消息。那天的新闻只有短短几句话,却足以让无数人激动得一夜未眠:中国第一颗人造地球卫星,已经在酒泉升空,在太空中播放《东方红》。听起来顺理成章,背后却有一桩颇为微妙的小插曲:就在发射前,卫星突然“超重”了。
按设计方案,“东方红一号”的体重被精确限定在一百七十三公斤。这个数字不是随便写在纸上的,它关系到火箭能不能把卫星稳稳送入预定轨道。可在最后一次称重时,仪表盘上的读数稳稳地停在了比设计值高出几公斤的位置。多出来的,不是螺丝钉,也不是线缆,而是一枚又一枚闪着光的毛主席像章。
站在一旁的技术负责人孙家栋,心里非常清楚问题的严重程度。多出几公斤,看似不多,放在精密的火箭-卫星系统里,就足以增添不确定性。更棘手的是,这几公斤背后,是当时人人心中最敏感、也最真挚的一份情感。像章取不取?怎么取?谁来拍板?这一连串问题,最终汇总到了国务院总理周恩来那里。
周恩来看完卫星内部的情形,沉默了一下,语气平和,却意味很重:“毛主席的像章就不用了吧,大家对毛主席的热爱是可以理解的,但不一定哪里都要挂毛主席像。”一句话,把现场每个人的心结点破了。既肯定感情,又强调原则:搞科学,就要敢于和任何形式主义较真。像章一枚枚取下,重量回到了安全范围,发射得以按计划进行。
这件小事,有意思的地方不在“超了几公斤”,而在背后那条清晰的逻辑:卫星是政治象征没错,更是严密计算后的科学成果。把它放到更长的时间线上看,就得从1950年代那场席卷全球的太空竞赛说起。
一、从莱卡小狗到“山药蛋”卫星
1957年10月4日,苏联把人类历史上第一颗人造地球卫星送入太空。那一天之后,地球上所有关心军事和科学的人都知道:冷战的一个新战场,被打开了。不到一个月,11月3日,苏联又把第二颗卫星送上轨道,这一次,他们让一条流浪狗跟着火箭一起飞了上去。
这条小狗名叫莱卡,当时只有三岁,在莫斯科街头被挑选出来。个头不大,性情温顺,适应能力强,很“上镜”。科研人员在挑选实验动物时,看中的正是这些特征。和它一起参加训练的,还有九只狗,经过反复筛选,最终只有莱卡留下,承担了那次被赋予象征意义的任务。
任务前夜,有生物学家去狗舍和它道别,后来回忆起那段情景时,说自己在抚摸莱卡时忍不住掉了眼泪。按照当时的宣传口径,莱卡会在太空生存一段时间,然后“安详”离世。多年里,官方一再强调它在轨状态良好,最后通过事先准备的毒食结束生命。这个版本整整延续了四十五年。
直到2002年,休斯顿的一次世界太空会议上,参与计划的科学家马拉山科夫公开了真相:卫星升空后几个小时,莱卡就因为舱内高温和压力问题痛苦死去。计划从一开始,就是一次“只去不回”的试验。不过,不得不说,这条狗的短暂旅程,验证了哺乳动物能够承受火箭发射带来的剧烈冲击,也为日后人类登上飞船铺了一块垫脚石。
与此同时,美国也没闲着。1958年1月31日,“探险者一号”飞上天,美国终于用自己的卫星回应了苏联。短短几年内,两个超级大国一颗接一颗地发射卫星,一艘接一艘地推出载人飞船。太空轨道上热闹起来的同时,地面上的关注和焦虑也在同步升温。
在那时的国际格局里,中国还处在恢复国民经济和重建工业基础的阶段,工业底子薄,技术条件有限,与外界的技术交流也有重重阻碍。就是在这样的背景下,党中央把“人造卫星”提上议程,态度很明确:别人能上天,中国也不能永远仰头看。
1958年5月,党的八大二次会议上,毛泽东谈到了这件事:“苏联和美国都已经将卫星抛到天上了,我们也要搞人造卫星。”他还加了一句极具当时气势的话,要搞就搞“大一点”。这句“大一点”,后来被很多科研人员记在心里,变成一种压力,也变成一种动力。
那时候,世界上能发卫星的国家屈指可数,发出去的卫星一个比一个小。美国发射的第一颗卫星,因为体积不大、形状接近椭圆,毛泽东曾形象地比喻为“山药蛋”。中国决定“也要搞”,等于是在国家工业基础并不牢固的情况下,主动去接一块极难啃的硬骨头。
二、“靠人不如靠己”的抉择
要把一颗卫星送上天,大体是两块工作:一块是卫星本身,一块是把它举到天上的火箭。中国科学院在1958年成立了“581”小组,这个代号的意思很直观——1958年第一号大任务。钱学森担任组长,赵九章任副组长,刚一成立,就给未来的卫星起好了名字:“东方红一号”。
当年,年轻的孙家栋从学校毕业,被分到国防部一分院的导弹总体设计部。他学的是航空理论,与导弹设计有相通之处,却并不是现成的火箭专家,只能在实践中一点点摸索。在赵九章的牵头下,大家一边啃资料,一边做实验,先从运载火箭的实验版入手。两年后,实验火箭在上海发射成功,全国上下都觉得:中国自己的卫星,似乎不再只是纸上的设想。
1960年代初,中国与苏联的关系急转直下,影响直接落到了包括航天在内的一系列协作项目上。1950年代,苏联曾提供图纸、资料,还派专家来华指导,很多基础环节都离不开这些外援。1959年7月6日,一夜之间,苏联专家几乎全部撤走,留下的,是尚未完成的工程和一大堆难题。
这件事的刺激作用很明显。对于科研骨干来说,这等于一次当头棒喝:关键技术不在自己手里,再好的合作都可能随时终止。于是,“靠人不如靠己”不再是一句口号,而成了很多重大工程的基本原则。也正是在这样的心态下,大家对自主设计、自主验证的要求明显提高。
1965年,中央专门委员会批准了中国科学院提出的卫星发展规划,代号“651”,这意味着卫星工程从论证阶段正式转入研制阶段。1966年,中国的中近程地地导弹成功运载核弹头升空,这一消息传出后,外界的评估有惊讶,也有重新审视。对中国来说,这次试验说明:把东西“送上去”的能力,正在逐步成熟。
遗憾的是,就在卫星研制进入关键时期,1968年10月26日,赵九章因病去世。科研团队失去了在卫星领域经验最丰富的负责人,工程却不能停下来。需要一个既懂导弹技术又敢承担责任的年轻人站出来。钱学森在一众技术骨干中,点了一个名字——当时只有二十九岁的孙家栋。
孙家栋此前在“东风二号”等导弹研制中已经展现出过硬的技术能力,也有一定的总体把握经验。钱学森向聂荣臻元帅推荐他担任卫星总体设计负责人。经过讨论,聂荣臻同意这个安排。一位不到三十岁的年轻工程师,就这样被推到中国第一颗人造卫星的最前沿。
从那以后,卫星研制的节奏明显加快。线路设计、结构方案、姿态控制,样机一遍遍地修改,试验一次次地进行。那几年里,“加班”几乎算不上什么特例,很多人干脆就睡在试验场边上。有人后来回忆说,最大的感受不是累,而是“不敢出差错”,因为所有人都很清楚,这不是一个普通工程,多半只有一次机会。
关于卫星的外形,当时的讨论颇为热闹,脑洞也很大,有人提议做成天安门的样子,还有人建议做成红色五角星的形状,看起来更“有象征意义”。但一到技术论证环节,这些想法就很快被否决。太空环境并不“好看好玩”,要考虑的是旋转稳定性、受力均匀性、气动阻力等一长串指标。
最后定下的方案,是直径约一米的七十二面体球形。球体在自转和绕飞时更稳定,受大气阻力更均匀;多面切割的设计,则借鉴了宝石切面的思路,希望在阳光照射下,卫星能有更好的反射效果,肉眼更容易看到。这种看似浪漫的想法,在当时却带着很强的现实考量——毛泽东提出过希望做一颗“肉眼可见”的大卫星,科研人员正试图尽可能满足这一愿望。
至于“东方红一号”的作用,放在当年的时代背景里,不能用今天看导航通信卫星的标准去衡量。当时世界上几个航天大国发射的第一颗卫星,本身的功能也有限。无论是苏联的“伴侣一号”,还是美国的“探险者一号”,更多承担的是技术验证和政治宣示的双重角色。中国的第一颗卫星,自然也不例外。
“东方红一号”没有承载通信、导航等复杂任务,不能用来直接观测地表。但它要完成另一件“别人没有做”的事情:在太空播放《东方红》。这一要求,看似增加了“形式”,实际上却逼着研制团队解决一系列技术难题。
三、《东方红》的乐曲和多出来的几公斤
1967年初,中央正式确定,中国第一颗人造卫星要在轨播放《东方红》乐曲。问题随即摆在技术人员面前:在真空、高温、辐射等复杂环境下,怎么让一段音乐稳定、清晰地从天上传下来?
有人提出用八音盒,也有人想到磁带机。这些方案看起来朴素,技术上却有不小的门槛。机械装置在失重环境中的可靠性、电机驱动所需的功率、温度变化对材料的影响,这些因素叠加起来,很容易拖垮卫星有限的能量预算。多加一个系统,就得多加一部分重量,能量供应跟着也要增加,整套平衡关系都会改变。
这个问题困扰了团队不少时间。有一次,一位科研人员在火车站听到报时钟声,看着几块钢板被机械敲击,忽然意识到,或许可以用电子线路模拟类似的声音。后来,大家在讨论中逐步收紧思路,放弃复杂的机械方案,转而用电子电路模拟铝板琴,把《东方红》拆分成一个个固定频率,再通过组合输出,形成完整旋律。
孙家栋曾经解释过《东方红一号》上的“声音秘密”:前面播放的是乐曲,中间则掺杂着工程数据信号。如果仔细听,会在音乐间隙里捕捉到“叽里嘎啦”的杂音,那其实是卫星把各项在轨参数源源不断传回地面的过程。音乐、数据,通过同一条“喉咙”发出,只是频率和编码不同。
乐曲问题解决后,卫星的各个分系统陆续定型,样机进入总装阶段。按照流程,所有设备安装完毕后,要进行一次严格的称重。就在这一环节,那个让人一头冷汗的数字出现在秤上——比设计值重出几公斤。
在正常情况下,这种偏差已经足够引发紧急排查。卫星内部空间本就极为有限,每一块元件都有记录,每一段线缆都有标注,重量都被计算到小数点之后。多出几公斤,不可能无缘无故。打开舱体一看,原因一下子明白了:在狭小的空间里,仪器边缘、支架表面,甚至一些结构件的缝隙上,都密密麻麻别着毛主席像章。
在那个年代,把毛主席像章佩戴在胸前,挂在桌旁,是很多人表达忠诚和敬意的方式。科研人员日夜和卫星打交道,有人就顺手把像章别在设备上,觉得这样更“庄重”,也更“光荣”。一两枚,或许影响不大;几十枚、上百枚加在一起,重量就不可忽视了。
面对这种情况,谁都明白问题不只是技术上的。像章要不要摘?谁出这个口?怎么说?稍有不慎,就可能引来误解。于是,情况被上报,周恩来亲自到场了解。
周恩来看完卫星内部的情况,对大家说了一段后来被多次转述的话。他先肯定大家对毛主席的感情,表示完全可以理解,又话锋一转:“我们是搞科学研究的人,要敢于打破任何形式主义。让《东方红》在太空响起来,本身就是对毛主席最好的敬礼。”这一番话,把“政治”与“科学”之间的分寸拿捏得很清楚。
有科研人员回忆,当时听完这段话,心里既松了一口气,又有一点惭愧。大家很快动手,把像章一枚一枚摘下,重新进行称重。读数回到安全范围,发射前的最后一道关口,总算闯了过去。
这种处理方式,值得一提。既没有简单粗暴地下禁令,也没有装作没看见,而是用一句“形式主义”点明要害,既维护了技术底线,又尊重了那个年代普遍存在的情感。这种把握尺度的能力,对于一项涉及全国目光的重大工程来说,实在关键。
四、长征一号点火那一刻
1970年4月24日21点35分,甘肃酒泉卫星发射中心。长征一号运载火箭托举着“东方红一号”,在夜色中点火升空。火光拉亮了沙漠上空的云层,也让控制室里许多人屏住了呼吸。火箭要经历起飞、一级分离、二级分离、三级入轨等一系列动作,每一个环节都可能出现意外。
那一晚,控制室内反复回响的是各种简短的口令:“一级正常”“二级正常”“三级工作正常”……这些简短的技术用语,在当时却比任何修辞都更动人。对参与者来说,每一个“正常”背后都是数年反复推演、无数次试验,以及一次次被迫重来的挫折。
当确认卫星成功进入预定轨道、《东方红》乐曲从太空传回地面时,全国各地广播站迅速插播这一消息。有的地方群众自发跑到院子里,仰头寻找“那颗属于中国的星”。虽然肉眼并不容易分辨,但那种“心里有数”的自豪感,是实实在在的。
更值得注意的是,“东方红一号”的体重达到了约一百七十三公斤,按当时的统计,比此前苏联、美国、法国、英国、日本等国发射的第一颗卫星加起来还重。这一数字,被许多人视为对毛泽东“要搞就搞大一点”那句话的某种回应。当然,从今天的角度看,“大”并不一定代表技术更先进,但在当年的起步阶段,这样的选择多少带着“亮明态度”的意味。
客观说来,“东方红一号”的功能很有限。它不能像今天的通信卫星那样处理海量数据,也不具备完善的遥感能力。它的意义更多体现在三个方面:验证了中国自产火箭将有效载荷送入预定轨道的能力;证明了相关测控系统可以对目标进行准确轨道预报;在国际政治层面,向世界发出了一个清晰的信号——中国已经有了进入太空的实际手段。
从技术细节看,这次任务并不简单。卫星要在轨保持稳定姿态,才能保证天线对准地面、乐曲正常播发;地面测控网要在卫星飞过不同区域时迅速接力,才能持续追踪。更麻烦的是,当时国内缺乏高标准的无尘厂房,只能在普通厂房里想办法控制灰尘、温度和湿度,靠的是制度和习惯的不断打磨。
有人形容,那是一次从“零”爬到“一个”的跨越。没有现成的火箭轨道设计人才,就让数学专业出身的科研人员顶上来;没有成熟的配套体系,就边做边建。很多看起来“顺理成章”的技术路线,其实是在不断自我纠错中摸索出来的。
回到最初那几公斤像章的故事,不难看出,“东方红一号”的成功,不只是技术问题,也是一次价值排序的过程。科研人员出于自发的崇敬,在设备上挂满像章,这种情感当年很普遍;周恩来用一句“不用挂满”,把这种情感引导回“让卫星安全上天”的主线上。这种处理,并不花哨,却极有分寸。
从更长的时间看,1970年的这次发射,打开了此后几十年中国航天事业的序幕。后来出现的返回式卫星、通信卫星、导航系统、载人飞船、深空探测器,技术路线各不相同,工程规模越来越大,但都可以追溯到那枚在酒泉点火升空的火箭。
那一刻,沙漠夜空下,冲天而起的不只是火焰,还有一个工业基础并不雄厚的国家,在技术封锁和资源紧张的环境中,硬是挤出来的一条路。把那几公斤像章拿下来,是为了让一百七十三公斤的卫星飞得更稳;而让卫星飞得更稳,本身就是对信仰、对理想的一种更负责的表达。
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