航天日，看中国五十年璀璨“星”光

今天是第五个“中国太空日”。回顾50年前，1970年4月24日，中国自主研发并成功发射了第一颗人造地球卫星东方红一号，成为世界上第五个自主研发并发射人造卫星的国家。

半个世纪以来，中国航天事业取得了长足的进步。据统计，截至2019年，中国已发射各类航天器500多艘，在轨航天器300多艘。空间技术的许多成就为国防现代化、国民经济发展和科技进步做出了巨大贡献。

目前，中国的卫星团队正在壮大。在这个特殊的日子里，让我们跟随专家回顾中国卫星50年的发展历程。

为空间发展奠定基础的技术储备

中国航天科技集团第五研究所(以下简称第五所)综合部航天协会对外任务领域总设计师范翰林说，“东方红一号”的研制始于1958年，从那时起，中国卫星的研制进入了技术准备阶段。

1958年5月17日，*主席在中国*第八次全国代表大会第二次会议上宣布:“我们也将建造人造卫星！”时任国务院副总理的聂立即指示中国科学院和国防部第五研究所予以实施。1958年，首个人造卫星项目被列为国家最高科研任务，代号为“581”，钱学森被任命为“581”项目的组长。

在当时的国际形势下，中国只能依靠自己的努力来制造卫星。然而，当时我国的科研条件非常有限，从零开始的道路非常艰难，而且由于各种因素，研发工作一度中断。

1965年，*专门委员会原则上批准了中国科学院发布的《中国人造卫星发展规划建议书》。该报告计划从1970年到1971年发射中国第一颗人造卫星，名为“东方红一号”。同年10月，来自全国各地研究机构的顶尖科学家齐聚北京友谊宾馆，充分展示了中国第一颗人造卫星的计划。经过42天的紧张讨论，会议决定了卫星的基本计划。后来，发展计划被浓缩成12个字——“起床，坚持，听和看。”

“上车”意味着火箭成功发射，卫星进入既定轨道。“保持”是指地面观测站能够实时跟踪和测量卫星，并将测量数据和信息及时反馈给指挥中心。“可听”是指“东方红”音乐，可由太空中的卫星播放并由地面无线电接收；“可见”是指地面上肉眼可见的卫星。为了满足开发要求，研究人员用手动计算器完成了大量的计算。冷库和仓库被改造成地面模拟试验场。这些困难是通过简单的方法、当地的方法和一致的努力克服的。

“东方红一号”的设计寿命为20天。成功发射后，各种仪器的实际工作时间超过了设计要求。其音乐音响装置和短波发射机已经连续工作了28天，并获得了大量的工程遥测参数，为以后的卫星设计和开发提供了宝贵的经验。

毫无疑问，“东方红一号”是中国航天史上的一座丰碑，它的意义远远超出了卫星本身。范翰林认为，卫星的成功研制为后续航天发展奠定了技术基础，探索了工艺流程，培养了人才，为中国航天事业的探索和发展建立了完整的体系。

实验探索，多类型卫星从无到有

随着“东方红一号”的发射，中国卫星工业的发展进入了技术试验阶段。国家空间探测技术首席科学通信专家庞志浩说，从20世纪70年代到80年代中期，中国研制并发射了第一颗可回收遥感卫星、实验通信卫星和几颗空间科学技术实验卫星。

1971年3月3日，中国成功发射了“实践一号”卫星，这是中国“实践”系列科学探索和技术试验卫星的第一颗星。其主要任务是测试太阳能电池、镉镍电池、辐射主动热控系统和遥测系统的长期运行可靠性。在其在轨运行期间，它还探测了空间物理环境。

“Praxis-1”卫星在空间科学和空间技术方面做出了开创性的贡献。它对高空磁场、宇宙射线和外部热通量等空间物理环境参数的测量，使中国首次能够直接探测到空间环境。在为期8年的在轨运行中，“实践1”卫星进行的硅太阳能电池供电系统和主动被动热控系统等长寿命卫星技术试验为我国长寿命卫星的设计和制造提供了宝贵的经验。

大多数卫星发射进入轨道后只需要在太空中工作，不需要返回地面，返回卫星除外。在早期，由于技术限制，高清照片只能用底片拍摄。卫星必须和底片一起带走，或者用回收桶送回地面进行分析。因此，主要航天国家必须在军事侦察和土地勘测中使用可回收卫星。后来，数据传输技术逐渐成熟，图像数据可以直接从卫星传输到地面。返回卫星的使用也演变成进行空间测试和回收测试项目。

庞志浩说，中国可回收卫星的开发始于1966年。在克服了卫星姿态控制、再入热防护和回收等技术难题后，中国于1975年11月26日发射了第一颗可回收卫星。正常运行后，卫星按计划于12月2日成功返回地面。这标志着中国已成为世界上第三个掌握卫星回收技术的国家，在航天技术研究方面取得了新的突破。

“东方红一号”发射后不久，中国通信部门就表达了对通信卫星的迫切需求，希望改变中国通信技术的落后局面。1970年6月，第五研究院组织了一个团队开始研究新的通信卫星技术。经过几年的探索，中国已经决定选择地球静止轨道试验通信卫星方案。

1984年4月8日，搭载两个C波段转发器的试验通信卫星“东方红2号”成功发射，迈出了中国通信卫星的第一步，开创了中国自主研制的通信卫星用于电视广播信号传输的历史。此后，中国利用“东方红2号”小容量自旋稳定平台发射了一批通信卫星，极大地改变了中国偏远地区难以观测和通信的局面。

范翰林说，这些卫星的开发和发射实现了中国相关类型卫星从无到有的飞跃。

全面发展，卫星应用蓬勃发展

20世纪80年代末，中国的卫星开发从技术测试转向工程应用。

几年来，第五研究院研制的“风云一号”太阳同步轨道气象卫星和“东方红二号”实用通信卫星相继成功发射，为中国卫星应用领域的拓展和实用水平的飞跃打开了大门。“资源一号”卫星开启了传输型遥感卫星的新时代。“普拉西斯4号”卫星正式启动了中国利用小型卫星平台进行的空间科学实验。

随着我国卫星通信的快速发展，基于东方红2号平台的通信卫星已经不能满足需求。1986年，中国正式启动了第二代通信卫星“东方红三号”的研发。庞志浩说，1997年5月12日，“东方红三号”卫星成功发射。当时它配备了24个C波段转发器，并采用了许多尖端技术，这使中国的通信卫星跨越了20年。这颗卫星不仅解决了国民经济发展对卫星通信服务的迫切需求，为当时中国的卫星水平树立了标杆，还推动了“天链”等各种通信卫星的蓬勃发展。

到1999年，中国不仅在科学实验卫星、返回式遥感卫星、地球同步轨道通信卫星、太阳同步轨道气象卫星等应用卫星领域实现了全面应用，而且成功发射和回收了“神舟一号”实验飞船，在几个重要的卫星技术领域达到了较高水平，为中国航天技术跻身世界先进行列奠定了基础。

进入21世纪，中国载人航天、北斗、探月等重大项目相继实施。范翰林认为，中国卫星技术已经进入全面发展阶段。

今天，中国的空间技术继续快速发展。在重大项目方面，载人航天工程即将进入空间站任务阶段，北斗全球卫星导航系统即将完成联网，嫦娥五号探测器即将完成月球采样和返回任务。在通信卫星领域，“东方红五号”卫星平台的第一颗卫星已被成功指定。该平台将推动中国大型卫星公共平台的升级换代，其能力将得到跨越式提升。在遥感卫星领域，“高芬”系列卫星相继发射，将中国的空间分辨率推向了亚米级时代。“风云”和“海阳”系列卫星都有多颗在轨卫星，技术指标达到世界先进水平。此外，近年来，“悟空”暗物质粒子探测卫星、“墨子”量子科学实验卫星、“颜回”硬X射线调制望远镜、“太极一号”空间引力波探测技术实验卫星等“科学新星”冉冉相继升起，将为科学界仰望星空、探索宇宙发挥重要作用。

卫星数量激增，频率轨道资源“先到先得”

随着1957年第一颗绕地球运行的人造卫星进入轨道，人类通过发射人造卫星迈出了连接地球和宇宙的第一步，这极大地激发了人类探索太空的热情。随着卫星数量的迅速增加，卫星频率和轨道资源也成为各国竞争的焦点。

卫星频率轨道是指卫星站使用的频率和卫星所在的空间轨道位置。这是卫星应用产业发展的基本要素。它不仅是全人类共有的自然资源，也是建立所有卫星系统的前提和基础，是卫星系统建成后正常运行的必要条件。

卫星频率主要指用于空间无线电服务的无线电频谱部分。任何卫星系统的信息传感、信息传输和测控单元都需要电磁波谱。不同的频段有不同的传播损耗，其中0.3—10千兆赫频段的损耗最小，称为“无线电窗口”；30千兆赫左右频带的损耗相对较小，通常称为“半透明无线电窗口”。目前，这些频带主要用于各种卫星应用，而其他频带相对有损耗。

人造地球卫星的轨道根据离地高度可分为低轨道、中轨道和高轨道。如果轨道太高，宇宙飞船将进入或接近地球的辐射带；如果轨道太低，剩余大气阻力将明显增加，这将大大增加维持航天器轨道的推进剂消耗。大多数通信卫星将在高轨道运行，即赤道上方约36，000公里处的地球静止轨道，以确保连续通信。

频率轨道资源是一种有限的、不可再生的自然资源。此外，卫星轨道位于所有国家共存的空间。它是全人类共有的国际资源。随着卫星数量的增加，卫星频率轨道资源的供需矛盾日益突出已成为不争的事实。

目前，必须根据国际电联制定的规则开发和利用频率轨道资源的获取，频率轨道的使用必须在国际上协调。这样，各国首先根据自己的需要和国际规则向国际电联申报所需的卫星轨道资源，首先申报的国家优先使用这些资源。然后，根据申报顺序中确定的优先顺序，相关国家应按照国际规则进行国际频率干扰谈判，之后的报告国应采取措施确保第一个报告国的卫星不会产生有害干扰。随着资源申报数量的增加，国际谈判变得越来越困难。卫星生产周期通常只需要一年半，而获取频率轨道资源的谈判需要几年甚至更长时间。

美国和俄罗斯等空间大国自1950年代和1960年代以来一直向国际电联报告，并根据国际程序获得了大量频率和轨道资源，以支持其大量卫星系统。这也导致许多有用的频带和轨道位置被占用。分享这一点并不容易。