【回顾】始于钳子、锉刀的“星星”
导读
一把老虎钳,两把锉刀,几张铝皮和几块三合板,能做什么?
1969年10月下旬的一天傍晚,人民大会堂的江苏厅内,东方红一号卫星外形为直径约一米的七十二面体球形,质量为一百七十三千克,采用自旋姿态稳定方式,转速为每分一百二十转,利用太阳角计和红外地平仪测定姿态。而它就是由一把老虎钳,两把锉刀,几张铝皮和几块三合板开始了它最初的设计。
将这样一个卫星送上天空研究人员曾遇到了四个技术难关,卫星要上的去、抓得住、听得见、看得见。
一
上的去:导弹的改造
按照计划,东方红一号卫星要在近地点441千米,远地点2368千米,倾角为68.44度的椭圆形轨道上运行。
要想把卫星准确地送入到这个轨道,那么负责搭载卫星的运载火箭,就必须拥有非常强大的推进能力。然而,当时中国的火箭大都是单级火箭,还不具备这种运载能力,所以要保证卫星上得去,就必需依靠多级火箭。
多级火箭的研究也就此开始。研究人员最终想到了“东风四号”导弹——换下弹头,装上第三级火箭,这就是后来载入史册的长征一号火箭。
而攻克这一技术难关的是由原七机部第一设计院副院长任新民带领的一批年轻人。第二次长征二号的发射就以成功告终,在蒙古草原上完成十九次成功试车后,卫星“上的去”终于不再是问题!
二
抓得住:人算胜天算
抓得住,就是指卫星升空后,能够与地面取得联系,这就需要地面有一套无线电观测系统,通过这个系统,时刻能勘测卫星所在的位置。
小科普:想要测定卫星的位置,需要运用到多普勒原理,简单地说就是两个物体相对运动的时候会产生频率变化,有这一原理我们就可以测量出卫星的运动方向以及与和我们的距离。
这是一个看似简单的原理,但是却需要一个特殊的方程式,那就是多普勒测轨方程式。如果有了这个方程式,地面测轨问题就会变得迎刃而解。
但是在当时只有美苏等航天强国才有这样的方程式,对我国来说还是一个谜题。
为了算出这一公式,研究人员面对的问题是什么样的呢?巨大的计算数据以及简陋的半自动电子计算机。
在克服重重困难后,研究院终于完成了这庞大的计算,卫星从此可以被地面牢牢地“抓住”。
三
听得见:来自北京火车站钟声的灵感
为了让全世界人民清楚地听到《东方红》乐曲,科研人员花费了一番心思。专家们决定用电子乐模仿乐曲的前八个小节,为突出思想主题,四十秒钟内先重复播送两遍,然后间隔五秒钟,再继续播送一遍。但究竟模仿什么乐器的声音才能让这首象征红色中国的乐曲更悦耳动听呢?
刘承熙乎跑遍了北京城所有的乐器店,试听各种乐器用不同音色演奏的《东方红》乐曲,却一直没有找到满意的声音。直到一天,他听到北京火车站钟楼整点报时的钟声,正是东方红乐曲!站在钟楼之下,他反复聆听着悠扬悦耳的报时乐声,顿时茅塞顿开,他决定将这种钟声的节奏与铝板琴的琴声相结合,来演绎东方红乐曲。
为了让卫星传出的乐曲能够被地面上所有型号的收音机接收,最终采用了地面站转播的方法。
四
看得见:给卫星加“围裙”
作为中国第一颗人造卫星,只有让人用肉眼能看得见,才能更好地证明中国成功发射了卫星。但根据天文学的相关研究,东方红一号被投放到遥远浩瀚的宇宙当中,“看得见”似乎是一项不可能完成的任务。
就当科学家们陷在这个科学难题中无计可施时,谁也没想到,当年刚刚出现在北京各大商场里的一种新型折叠雨伞给了大家一丝希望。为了让肉眼可见,运用折叠伞的原理,在末级火箭上加一个特殊材料制成的“围裙”,卫星上去之后,末级火箭脱离,“围裙”撑开有几十米,大面积反射太阳光,与卫星一前一后,速度轨道差不多,“看得见”的难题终于成功解决了!
1970年4月24日晚间,一颗卫星经过北京上空。长安街华灯怒放,人群似潮水一般涌向天安门广场,大家一边敲锣打鼓,高呼着“毛主席万岁”等口号,一边伸长脖子,在满天繁星里搜寻那颗移动着、闪烁着的小星星。至此,中国成为世界上第五个自行研制和发射人造卫星的国家,中华民族掀开了向浩瀚宇宙进军的崭新一页。
节目预告
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文字:湖光&小兵
编辑:止行