序章
1970年4月24日,中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功。那个年代的许多人至今可能还记得人山人海看卫星的场景。但你知道吗,当年大家看到的那颗闪闪发光的“卫星”,其实是长征一号运载火箭的第三级,而真正的卫星则在它前面的不远处“领路”呢!
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△观看“东方红一号”卫星
原来,按照1967年国防科委会议确定的“东方红一号”卫星技术总体目标,卫星必须做到“上得去、抓得住、听得到、看得见。”
“上得去、抓得住、听得到”3个问题,通过火箭、卫星各个系统的集智攻关,均得到了解决,可是,“看得见”却成了一个很大的难题。
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△“东方红一号”卫星
“看得见”就是人能够用肉眼看见发射升空的中国卫星。可是,“东方红一号”卫星是一个直径1米的球形72面体,在太空中的反光亮度只相当于六等星,是很难在地球上直接看见的。但是,作为中国的第一颗卫星,“东方红一号”的政治意义和科学意义同样巨大,只有让人用肉眼看见,才能更好地证明中国成功发射了卫星。于是,技术专家开始围绕如何“看见”的问题开展攻关。最终,大家想出了一个“妙计”——“借箭显星”。
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△资料图:“东方红一号”卫星和第三级火箭
“借箭显星”就是在和卫星一起进入太空的长征一号运载火箭的第三级上,增加一个“观测裙”,发射的时候先不把它放开,等星箭飞天以后再利用火箭旋转的离心力展开,让它能撑开涨到3米或者更大一点,就像一个大气球一样。同时,在这个“大气球”外面镀上铝,大面积反射太阳光,这样一来便大大提高了视觉上的观测亮度,人们用肉眼就可看见了。不过,大家看见的是“大气球”,或称带着“围裙”的第三级火箭,而不是卫星本身。明亮的“大气球”能够起到引导作用,由于第三级火箭是跟卫星一块入轨的,它们一前一后,速度轨道差不多,前后距离并不远,看见“大气球”之后,在其附近很容易就能找到相对暗一些的“东方红一号”卫星。
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△待发的长征一号火箭
1970年4月24日晚9时35分,长征一号火箭点火升空,到9时48分,发射场现场广播了发射成功的喜讯。90分钟后,酒泉卫星发射基地的收音机里“东方红,太阳升……”的乐音响起,与此同时,展开后的“观测裙”也发挥了作用,长征一号火箭的第三级如三等星一样明亮可见,在天幕中缓缓移动。
4月24号……我的生日啊
东方红一号还在吗?
它一直都在,只不过需要换块电池
东方红一号永远在中国人民的心中,当年就能通过肉眼直接观测得到,现在它依然可以
第一章
东方红一号卫星是1970年4月24日21时35分发射的中国的第一颗人造卫星,但是这颗卫星发射工程的时间跨度比较大。东方红一号卫星最早是在1958年正式提出,代号为“581”工程。这也意味着东方红一号卫星工程总共花费12年时间,其间经历了重重难题的考验,包括导弹技术不成熟无法将卫星送上天以及经济困难等,并一度长期搁浅。
为了研发东方红一号卫星,我国拨出经费为2亿元。这在当时,可不是个小数字,要知道,在1958年,中国GDP只有1300多亿元,即卫星研发投入在一年的GDP占比中为1/650,在一年的财政收入中占比会更高。
1967年底,中央最后审定了中国第1颗人造地球卫星的方案,规定该卫星不小于150千克(最终确定为173千克),用长征一号运载火箭发射,并正式命名为东方红一号。最终,该卫星不仅全部达到了设计要求,而且质量比前4个国家发射的第1颗卫星质量总和还要超出29.8千克。美国的第1颗卫星只有8.2千克,我国首颗人造地球卫星比美国第一颗卫星重165千克。
某种程度上说,在当时的科技条件下,卫星越重,功能越多,所蕴含的技术要求相应更高。
不过,由于当时特定的历史条件,东方红一号一度被要求设计得更胖更重。因为当时东方红一号卫星上还携带乐曲《东方红》,东方红一号卫星被要求让普通收音机直接收听到东方红一号卫星播发的《东方红》乐音,这就需要在卫星上安装大功率发射机,但那将使卫星的重量超过1吨,这对于当时中国火箭的运载能力来说是不可行的
因为化学电池寿命有限,东方红一号正常运行28天,比其设计工作寿命20天还多8天。
在当时特定历史环境下,东方红一号卫星将携带音乐《东方红》升空,并对全国群众进行播放。最终选择了可靠性高、工作寿命长、消耗功率小、乐音悦耳嘹亮的电子音乐,所选择的是《东方红》一段40秒的乐曲。
时至今日,还是有很多人对此记忆犹新。实际上,当时的人们并没有直接听到东方红一号卫星发回来的声音,而是由东方红一号发射信号,由大型地面站接收,再通过中央人民广播电台转播的办法来实现。所以,在卫星发射上去后,全国人民听到的《东方红》乐音都是经广播电台转播的卫星信号。
无线爱好者对东方红一号的录音:ac4549849
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在近地球的太空中,卫星面朝太阳的一面温度常常高达100多度,而卫星背对太阳的一面温度常常为负100多度,正因为如此,法国、日本的卫星承受不了这种极冷极热的环境,很快都无法正常工作了。不过,我国的卫星不断改进温控系统,最终不仅超出了预定工作寿命,之后还长期在太空运转。
但是卫星本身终究还是一个1米多的球体,如果仅仅是它本身的话是很难观测的
一次研发人员到北京一家商场时有了意外发现,那就是研发人员无意中看到了一把折叠伞,于是研发人员就根据折叠雨伞的原理做了一个特殊材质的“大围裙”,发射的时候先不把它放开,等上天以后再吹大,让它能撑开涨到3米多,如此一来大大提高了观测度,人们在地球上就可以据此看见东方红一号卫星。
第二章
48年过去,东方红一号依然默默地运行在它的建造者为它设定的轨道上。
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东方红一号卫星45岁生日过境北京。2015.04.24. by @北京天文馆朱进
还在轨道上:近地点428公里,远地点2038公里。这比天宫一号活的还壮实。
截图来自http://www.heavens-above.com
由于“东方红一号”卫星的近地点高度较高,因此东方红一号卫星至今仍停留在轨道上。
1970年4月24日,东方红一号近地点为429千米,远地点为2036千米。
2018年4月24日,东方红一号近地点为441千米,远地点为2037千米。
轨道上依然有稀薄的大气。或者说是大气中的原子和离子。以下摘自《业余卫星通信手册》一般来说,超过500千米后,大气对航天器的影响就几乎就是0了
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减速减的是近地点的速度,远地点的高度。要是近圆轨道的话,卫星是越飞越快的。这个其实也不难理解,轨道是逐渐降低的,而低轨道的卫星速度快。(高中物理内容)
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怎么观测
当太阳刚落山(或日出前),而高空还有光照时,黑色的夜幕背景下,就能看到反光的卫星。
(上面网址的)网站上给出了可见过境的预报,下面截图是经过定州上空时的预报,各位可以自行输入坐标。不过这几天是10等零度,肉眼不可见。
当然,高阶的玩法还可以下载星历(即卫星轨道数据,这个有专门的机构在跟踪观察公布),用专业软件跟踪。
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大多数情况下,人造天体的视星等都不会高于+2等,并且距离较近的人造天体移动速度都非常快,其反射的光能被我们观察到的时间,普遍都非常的短,即便是国际空间站这样的庞然大物,往往也只能被我们持续观测到几分钟而已。
由于火箭和气球已经不在了,东方红一号已经无法用肉眼识别。
但是仍然可以使用用90倍(高清质量)或最多225倍(很一般且较暗的质量)的望远镜看清楚
后记
附航天漫画三则
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