人造卫星世界第4名份被日本抢先拿下？钱学森无奈，这招真“绝”

本文为《航天史》系列连载文章，本期为第 42 篇

作者：吴京平

往期内容可进入“我的主页——文章”查看

上文书说到了苏联要在新的领域另辟蹊径，因为登月已经被美国抢先了。所以，苏联开始转向空间站方面。其实空间站和军事的关系非常紧密，一开始美苏两国都想搞载人的侦察卫星。这个想法后来就演变成了载人的空间站，宇航员可以长期居住在太空，时间就比较宽裕了，苏联在为这个目标准备着。

从 60 年代末进入 70 年代，世界格局在发生变化。1969 年中苏之间发生了珍宝岛事件，这当然不是什么好事儿。美国虽然在登月上出了风头，但是在越南陷进去了。中美中苏之间的关系，快要发生微妙的变化了。当然，我们是开上帝视角看待历史。当时的人可能还意识不到这一点。

当时中国正在研发东风 4 号导弹，这是一种 2 级火箭。而且射程非常远，虽然 4000 公里的射程还算不上洲际导弹，也可以威胁到美国在太平洋上的第二岛链。关岛的机场是可以驻扎 B52 轰炸机的，可以对亚洲大陆产生直接的威胁，如果弹道导弹能打到关岛，就该美国人睡不着觉了。从新疆发射的话，是可以威胁到莫斯科的，当然我们当然希望射程再远一点，这样在青海发射也能打到莫斯科。大家的印象里，青海是偏远地区，其实呢，青海离所有的边界都很远。

东风导弹的技术源流就是来自于仿制苏联的 R-2 导弹，R-2 导弹用的是液氧酒精作为燃料，这东西作为导弹的燃料不太合适，因为液氧是不能长期保存的。东风 1 号和 2 号导弹都是沿用了液氧酒精方案，从东风 3 号导弹开始，开始改用红硝酸+偏二甲肼的方案。

过去是用双氧水经过催化分解以后，驱动涡轮泵。燃料改了，发动机也就必须发生改变，改用燃气发生器循环。我们以前讲过燃气发生器，涡轮泵需要短时间内往燃烧室里面喷入大量的燃料，必须先弄出一部分燃料先燃烧，用产生的废气吹动涡轮泵。不然涡轮泵的动力从哪儿来呢？这就是 YF-1 发动机。这种发动机和苏联的飞毛腿导弹上的发动机是很相似的，毕竟有共同的技术源流嘛，倒也不奇怪。

YF-1 型发动机的功率还是不够，因此用 4 个 YF-1 发动机并联在一起，组成了 YF-2 发动机，这种发动机有 4 个喷口，4 个涡轮泵。地面推力提升到了 104 吨。这种发动机就成了东风 3 号和东风 4 号的主发动机。这种发动机和苏联 R-7 火箭用的 RD-107 有点相似。RD-107 发动机也是采用了 4 个燃烧室。但是，人家苏联只用了一个涡轮泵，当然就比 4 个要简单，而且还轻。不过中国当时的技术水平不如苏联人，用 1 个涡轮泵的话，可能会顾此失彼，还是用 4 个比较稳妥。

第二级采用的是 YF-3 发动机，这个发动机其实是 YF-1 的真空版。因为火箭的第 2 级将工作在真空里，一般来讲，真空版需要加大喷管。同时，YF-3 还调整了涡轮泵，减轻了重量。

当然，东风 4 号的研制正好碰上文革的乱局，各方面的工作都会受到影响，抓革命促生产，说实话，还是抓革命比较多。因为东风 4 号要搞一鱼两吃，同时兼顾发射卫星。如果当导弹用，可以搭载一颗 330 万吨当量的核弹。如果要发射卫星，2 级火箭是不够的，需要加一个第 3 级，是一枚固体火箭。

固体火箭是在内蒙的戈壁滩上研发的。也就是几间空壳的厂房，还有几座孤零零的宿舍楼，也没有其他的房子了，就连吃饭的食堂都是草棚子。没办法，宿舍楼就兼任办公室了。吃饭睡觉还有工作，全在一起。有家室的人觉得这筒子楼不方便，只能到周围农民家租房子住，你想啊，戈壁滩上农民住的都是稀稀拉拉的。普遍都在都在 10 公里开外。科技人员骑着自行车上下班，顶风冒雪的，也都不容易。

尽管条件恶劣，这还不是最大的麻烦，文革也波及到戈壁滩的厂里。也是闹得一塌糊涂，秩序一片混乱，工作怎么可能不受影响呢？这边研发固体火箭发动机磕磕绊绊，那边卫星也不顺利，各部门之间配合的也不好。聂荣臻聂帅那叫一个着急啊。他找来钱学森，商量着一起重组卫星研发部门。最后决定，整合出一个空间技术研究院。这下就不至于各自为战，互相不协调了。

当时，东方红 1 号卫星也进入紧张的设计阶段。为了增加在轨工作时间，必须提高蓄电池的容量。因为东方红 1 号全靠卫星上自带的电池，没有使用太阳能电池，要支撑 20 多天的工作时间，电池少了不够用，卫星的总重量增加到了 120 公斤。卫星的轨道也有综合考虑，还要考虑地面测控站是不是方便测控。毕竟，这需要为后续的返回式卫星多考虑考虑。

卫星是从酒泉发射，酒泉的纬度是北纬 41 度。假如轨道倾角是 42 度，向东发射，可以借用地球自转甩一下，可以省点燃料。从包头、呼和浩特、张家口、北京上空飞过去。但是这种轨道不能保证飞越世界上人比较多的大城市。毕竟发射卫星有很大的宣传作用，总要让全世界知道，正因为 42 度倾角的轨道路过的城市不多。所以，大家又讨论了 60~70 度倾角的轨道，还有 90 度的轨道，也就是从南北极上空飞越的卫星轨道。最后拍板定下来，用 60~70 度倾角的轨道，各方面都可以兼顾。卫星从酒泉发射，路过成都、南宁、海口，从海南岛上空进入南海。卫星一圈一圈的转，地球也在自转，互相配合，东方红一号会路过全世界很多城市的上空。

下一个问题又来了，技术人员进行计算，发现按照原定计划，火箭的第 2 级将会掉在印度尼西亚，虽然印尼都是群岛，未必真的能砸到人。但是总有潜在风险嘛。怎么办呢？第 3 级加重，这样第 2 级的担子就重了，会提前掉在南海里。第 3 级拉长一点不就重了嘛，这还算是好办。东方红 1 号卫星的重量最后也涨到了 173 公斤。这颗卫星和其他国家发射的第一颗相比，算是比较大的了。

当时国家还有一个要求，那就是希望地面上的人能用肉眼看到卫星。要知道人眼能看到的最暗的星星大约是六等星。所以，最后卫星选用了 72 面体这样一个接近球形的外观，接近球形，但是实际上都是由一个个的平面拼出来的，比较容易加工处理。而且用的是反射率很高，锃明瓦亮的金属材质。即便如此，东方红 1 号卫星的亮度也才能达到 7 等，肉眼是看不见的。

好在，第 3 级火箭在把卫星送入轨道以后，自己的速度和卫星差不多，离开卫星也没多远。可以在第 3 级火箭的身上包上一层反光薄膜。到了太空以后，吹气，吹成个大气球，外边能反射阳光，这样不就能看见了吗？问题就这样解决了。

下一步就是整体合练了。但是，东风 4 号在 1969 年 10 月份出了问题。到 11 月份再次发射，结果又出了问题，第二级掉下来了。这是一道门槛，从一级火箭到多级火箭，一二级分离是个以前没碰到的麻烦。好在这个问题并不是致命的。在 1970 年的 1 月份，经过技术人员的努力，东风 4 号导弹发射成功了。也就是说发射卫星的技术手段也已经具备了。中国完全有希望成为亚洲第一个发射卫星的国家。但是完全没想到，这个第一被日本人抢走了。

日本这个国家在战后想发展军事技术，那是想都别想，他们被限制的死死的。但是呢，科学研究总不能禁止吧。1955 年，日本的糸川英夫研制了第一枚火箭，这个火箭长度只有 23 厘米，重量只有 190 克，才不到 4 两重。这个火箭的代号也非常的形象，叫“铅笔”。本来也没多大嘛。后来嘛，他们开始制造像模像样的探空火箭，越打越高，最后打到了 50 公里的高空。1960 年，K-8 火箭打到了 180 公里高的地方，已经超过卡门线的高度了。

钱学森的老师冯·卡门发现了一个现象，那就是 100 公里的高空，空气非常的稀薄，已经不可能支持任何航空器飞行了。也就是你想靠翅膀飞到 100 公里的高度，想都别想。所以，在这个高度之上，就是航天器的领域，所以这条线就被称为“卡门线”。日本人在 1960 年突破了卡门线。日本人也不能搞别的，只能搞搞探空火箭，因此用的都是固体火箭发动机，也没有任何制导装置，就是一个大号的火箭弹。

日本人研发的 L-4S 火箭总重量 9.4 吨，是一颗 4 级火箭。长 16.5 米，直径 75 厘米。火箭的主发动机推力 30 吨，捆了两个助推器，推力 9.5 吨。这个火箭已经足够发射卫星了。从 1966 年到 1969 年之间，日本人连打了 4 颗卫星，但是一次都没成。

到了 1970 年初，日本人听说中国的东风四号中程导弹试验成功了，他们判断，中国下一步就要发射卫星，日本人也着急啊。他们着急忙慌的就安排第 5 次发射。这一次他们倒是成功了。他们搭载的大隅号卫星包含不分离的第 4 级也只有 24 公斤重，比个西瓜大不了多少。

而且更奇葩的是，日本人的火箭因为出身于探空火箭，基本上没法控制，和其他国家的火箭发射不太一样。常规的火箭发射都是垂直起飞，然后在操纵系统的控制之下，飞起来以后再转向，从垂直飞行，变成绕着地球飞行。日本人的火箭全靠蛮力，起飞就是斜着的，完全无操控，直接打出去再说。只要速度快，卫星也能入轨。只要搭载一个无线电信号发送装置，去太空露个脸，也算是亚洲第一颗人造卫星了。

所以，日本人的大隅号比东方红 1 号早了 2 个月进入了太空。尽管这个卫星很小，尽管这东西也很简陋，甚至连一圈都没转完就坏得差不多了。但是亚洲第一颗人造卫星的名头毕竟被日本人抢了去，甚至连美国人都被惊动了。

美国人一看，哎呀不好啊！日本人走的是固体火箭的技术路线哦。固体火箭可是和军用技术密切相关，特别适合造导弹哦。固体火箭可以长期保存，拉出来就打。看来不能让日本人自己玩儿下去了，美国人就开始转让液体火箭方面的技术给日本人，毕竟液体火箭，特别是液氢液氧火箭这类低温火箭，在军事方面用处不大。美国人控制别人的办法多得是。总的来说，日本航天的起步，还是得益于美国的技术转让。

钱学森他们在听到日本人发射人造卫星的消息以后，就像吞了一只苍蝇那么难受。因为日本人这一招实在是让人恶心。发一个简单的无线电信号源上去，从技术上讲，意义不大。他们就此混了个世界第 4 的名份，实在是让人不舒服。那也没有办法，木已成舟了。不管别人，还是做好自己的事儿吧。

1970 年的 4 月 24 号，和东风 4 号中程导弹同源的长征 1 号运载火箭从酒泉发射场腾空而起，火箭有 80 吨重，直径 2.25 米，高 30 米。尾部喷出了橘红色的火焰。稳稳当当的托举着东方红 1 号卫星，升上了天空。

发射后 18 秒，火箭控制系统下达程序转弯指令，火箭开始逐渐偏转，从垂直状态改变姿态，进入到绕着地球飞行的状态。全国各地的测控网点开始陆续接收到火箭上的遥测信号。发射以后 112 秒程序转弯结束。

发射 140 秒以后，火箭的第一级的 YF-2 发动机关机，第 2 级的 YF-3 发动机开机。爆炸螺栓起爆，一二级顺利分离。二级开始加速，一级没有动力，开始进入自由落体状态。到 270 秒的时候，2 级烧完了，开始进入空档滑行阶段。505 秒的时候，第 3 级固体火箭启动，513 秒，二三级火箭分离。卫星是靠自旋来稳定姿态的，需要用非常小的起旋火箭给自身一个推力，让第三极火箭和卫星转起来。第三级火箭烧了 39 秒就烧光了，第三级火箭和卫星分离。尽管分离了，两者速度差不多，距离没多远。第三级火箭外壳上包的那一层反光薄膜开始充气，变成了一个银光闪闪的大气球。地面的人用肉眼都能看到这个明亮的小光点。

这时候是 4 月 24 号晚上 21:45，东方红 1 号卫星大约就是在这个时间进入轨道的。过了 3 分钟，地面测控中心正式确认卫星入轨。21:50，国家广播事业局报告，收到“东方红”乐曲，声音洪亮。晚上 22 点，主抓卫星的国防工办副主任罗舜初把这个消息直接报告了周恩来总理，周恩来总理当然马上告诉了毛主席。第 2 天，25 号下午，新华社对外公布了这个消息，全世界都知道了。好多人亲眼目睹了那个小亮点从夜空之中划过。当时都以为是卫星，其实那是火箭的第 3 级。

东方红 1 号在太空转了 28 天，最终因为电力耗尽不再工作了。但是因为东方红 1 号的轨道比较高。近地点 440 公里，远地点 2384 公里，很少受到大气层的干扰，不会很快掉进大气层，根据 2008 年的观测，东方红 1 号的远地点高度没什么变化，近地点高度还稍稍抬高了一点。所以，到现在为止东方红 1 号还在绕着地球转呢，只是不发信号，无声无息罢了。

至此，两弹一星全部凑齐了，这是大国的标配。中国毫无疑问是一个举足轻重的世界大国。当然，当时的人也无法预料，中美关系马上就要迎来一个戏剧性的转折。毕竟没人能开上帝视野。美国人正在为另外一件事头疼呢。约翰逊航天中心收到了阿波罗 13 号宇航员的一个报告：“休斯顿，我们有麻烦了”。我们下次再说。

还不过瘾，看看上文：

登月竞赛彻底失败，受美刺激，苏联另辟蹊径展开秘密军用项目？

美国登月是真假？英国全程监听，射电望远镜捕捉信号告诉你真相

美国首次载人登月遇重重危机，凭他冷静化解，迈出人类一大步