二、共和國的“曙光”計劃
在中國突破原子彈、氫彈技術的同時,隨著高科技的迅猛發展,世界大國的激烈較量和競爭由陸地擴展到太空。
20世紀60年代,為了在太空競賽中拔得頭籌,蘇聯和美國分別從佛羅里達的海岸和丘拉塔姆的荒原發射了30多艘載人飛船,完成了60多人次的太空飛行。特別是,1961年4月12日,蘇聯發射了世界上第一艘載人飛船“東方一號”,宇航員加加林成為人類第一個進入太空的人。國外航天界傳來的消息,大大刺激著中國航天人的神經,他們加快了追趕的步伐。但依照航天技術發展的規律,要實現將載人航天器送入太空的目標,首先要解決把人造衛星送上天的問題。
1961年6月,中國科學院在錢學森、趙九章、裴麗生等科學家的主持下,召開了歷史上的第一次“星際航行座談會”,專門探討包括載人航天在內的有關航天飛行的問題。1963年,中國科學院成立了星際航行委員會,對載人航天飛行正式開始理論研究。
1965年,為擬定人造衛星規劃方案建議書,星際航行委員會成立了4個專業組,其中就有一個由中國科學院生物物理所負責的生物組,這個組一成立,就在隨后召開的衛星系列研討會上提出了發展生物衛星以及載人飛船的設想。10月,國防科委主持召開了“空間技術論證會”,正式提出發展載人飛船的問題。鑒于我國中程導彈、各種探空火箭、固體火箭的研制和發射試驗都取得了較大的進展,獲得了必要的儲備,這次會議決定,在研制遠程導彈的同時,開始著手為發射人造衛星而研制運載火箭。
1966年1月,國防科委召開“宇宙醫學、宇宙生物學規劃會議”,這次會上,形成了《載人宇宙航天規劃醫學、生物學部分》草案,并建議成立宇宙醫學和生物學專業組和航空宇宙醫學和宇宙生物學研究中心。3月,在錢學森的主持下,國防科委和中國科學院在高度戒備的北京京西賓館聯合召開了一次嚴格保密的會議,與會的42人中有蔡翹、貝時璋、沈其震等航天和生物學方面的專家。這次會議的情況沒有對外公開,內部稱之為“宇宙飛船規劃會議”,一直進行了20多天,會議結束時,中國載人航天以及研制宇宙飛船的發展規劃草案出臺了,按照這個規劃,將以科學實驗衛星為開始和基礎,以測地衛星特別是返回式衛星為重點,在此基礎上研制載人飛船。
規劃草案送達周恩來的案頭。作為國務院總理的他,還兼任著一個不為人知的職務——“中央專門委員會”主任。
中央專門委員會簡稱“中央專委”,它的成立是國防科技事業的一個重要事件。那還是在1962年11月中央政治局的一次會議上,在討論到第一顆原子彈的研制問題時,時任解放軍總參謀長、國防工業辦公室主任的羅瑞卿大將建議說:“為了加強對尖端事業的領導,我建議成立一個中央專門委員會來組織實施統一領導。”主持會議的中共中央副主席劉少奇當即表示支持,“這個建議很好,現在到了真抓實干的時候了。誰來挑這個頭呢?我看還是請總理來挑這個頭才行。”與會者聽后紛紛表示贊同。11月3日,毛澤東批準了這個建議,并親筆寫下了一個振奮人心的批示:“很好,照辦。要大力協同,做好這件工作。”
中央專委就這樣誕生了,當時的組成人員包括周恩來、賀龍、李富春、李先念、薄一波、陸定一、聶榮臻、羅瑞卿,以及國務院和中央軍委有關部門的負責人趙爾陸、張愛萍、王鶴壽、劉杰、孫志遠、段君毅、高揚,共15人。
中央專委是在黨中央直接領導下,具有高度權威的行政權力機構。周恩來作為中央專委的主任,上至決策部署、下到每一次試驗任務都親自組織,一直工作到他生命的最后一刻。周恩來逝世之后,中央專委保留了下來,工作方式沒有變,權力職責也沒有變,專委主任這個職務也一直由后來歷任的國務院總理來擔任。
錢學森雖然不是中央專委的成員,但幾乎列席了每一次會議,后來他回憶說:“原子彈要爆炸、導彈要發射、衛星要上天,千軍萬馬的事,必須要齊心協力才行啊。那時中央專委決定的事情,要哪個單位辦就必須辦,沒什么二話,好多協作都是這樣完成的。”
看到國防科委的報告后,周恩來立即作出批示,在衛星研制的同時,宇宙飛船的研制工作也應該逐步開展起來。
遵照周恩來的指示和錢學森的建議,1967年7月,中國科學院和第七機械工業部聯合召開會議,對開展載人航天的途徑步驟作了專題研究。之后,中央專委委托中國科學院、軍事醫學科學院和中國醫學科學院共同擬定了“載人宇宙航行規劃”中的醫學生物部分,總的目標是在1973~1975年,發射第一艘載人宇宙飛船。這是我國第一次正式把載人航天列入航天發射的規劃之中。
美蘇兩國的飛船最初都是從搭載動物開始的,而我國的高空生物飛行試驗已在T-7A改進型的生物火箭中進行過了,可以越過這一階段直接開展載人航天。這一點,專家們達成了共識。但在第一艘飛船載幾個人的問題上,卻出現了分歧。有人主張,我們要趕超美蘇,至少要讓5個人上天;也有人建議,我們國力有限,還是先上1個人試試;還有人提出載2人或3人。這幾種方案的倡導者各有理由,都認為自己的是最佳方案,遲遲沒有達成共識,會議一時陷入了僵局。
矛盾的焦點轉移到了錢學森的身上,他心里很清楚,爭議必須馬上結束,盡快確定方案。因為飛船究竟載幾個人,直接關系到載人飛船要設計多大、運載火箭需要多大推力等一系列問題。
“這個問題,我看大家不要爭了,我們先把載人航天的鑼鼓敲起來。至于飛船的方案,還是請專家論證后,讓科學來說話吧。”錢學森的話一說完,盡管大家依然各自堅持自己的主張,但誰都不再言語了。
會后,錢學森組織專家進行了嚴密論證,最后確定了中國的第一艘宇宙飛船的設計方案為運載2名航天員。參考美蘇兩國的飛船樣式,我國的飛船以技術比較成熟的美國第二代飛船“雙子星座號”作為藍本,由座艙和調配艙兩個艙段組成,計劃用當時正在研制的大推力運載火箭進行發射。
然而,載人航天是一項巨大的系統工程。當時,“長征一號”火箭運載能力只有300千克,航天測控系統還沒有必不可少的遠洋測量船。由于經濟基礎薄弱,工業制造及相關工藝水平落后,再加上1966年開始的“文化大革命”的影響,研制工作遇到了極大的困難和挑戰。當時科學家們遇到的最大問題是能不能搞得成,是否能搞起。面對這樣的質疑,毛澤東說:“要搞,你才能知道能不能搞成;要搞,你才能知道花多少錢。”
“文化大革命”開始后不久,為保護航天技術的研制力量,黨中央、國務院、中央軍委對國家的航天科研部門進行了調整。以前是由中國科學院牽頭,其他單位協作,但隨著研制的進行,這樣的模式已不能適應形勢,迫切需要一個專門的機構來集中組織實施。1967年6月27日,中央軍委批準了周恩來和聶榮臻的建議,由國防科委組建中國空間技術研究院,將分散在中國科學院、七機部和其他部門的空間技術研究機構集中起來,實行統一領導,以保證第一顆人造衛星順利上天。為避免“文化大革命”狂潮的沖擊,周恩來特意安排將空間技術研究院列入部隊編制,讓研制人員都穿上了軍裝。
1968年2月20日,劃歸國防科委建制的中國空間技術研究院宣告成立,錢學森被任命為首任院長。中國空間技術研究院剛一成立,錢學森就推薦37歲的青年專家孫家棟負責衛星的總體設計工作,隨后又調來戚發軔等18名技術骨干。為確保“東方紅一號”衛星按計劃上天,中國空間技術研究院的科技人員在沒有良好空調和防塵的總裝車間里,裝配調試出一顆正樣衛星;利用容積較小、缺乏太陽模擬器的熱真空室,完成了空間模擬試驗;利用樓頂及自制簡易微波暗室,完成了衛星天線性能試驗。
在中國空間技術研究院建院初期,“中國第一艘載人飛船總體方案設想論證會”召開了,并將我國的第一艘載人飛船命名為“曙光一號”。專家們提出,在宇宙飛船研制的同時,應著手選拔航天員。中國空間技術研究院成立后,錢學森立即向國防科委提交了一份報告,建議成立一家宇宙醫學及工程研究所。報告很快得到批準,宇宙醫學及工程研究所于1968年4月1日宣告成立。這個代號“507”的研究所由中國科學院、中國醫學科學院和軍事醫學科學院的有關單位聯合組成,其主要任務是承擔航天員的生命保障、醫學監督保障以及航天員的選拔訓練。507研究所的成立,結束了航天醫學工程研究各自為戰的局面,標志著中國載人航天事業的實質性起步。
“曙光一號”飛船雖然只是一艘初級飛船,但對于剛剛組建的507研究所來說,面臨的卻是一個又一個非常復雜的綜合性難題。按照設計要求,飛船進入太空,不僅要保證人的生命安全,還要能高效率地展開工作。要實現這一目標,牽涉到多個學科領域,主要涉及氣體環境、微小氣候、無有害氣體污染、供食供水、廢物處理、航天服與彈射供氧的醫學與技術裝備等多項前沿技術。

1968年,宇宙醫學及工程研究所在北京昌平成立
507研究所的工作剛起步時,沒有固定的辦公科研場所,一直處于打游擊的狀態。短短3年時間之內,研究所不停地搬家,大型地面模擬設備無法安裝,模擬試驗自然也無法進行,設計方案遲遲不能實施。
1970年,根據毛澤東“農業大學不能辦在城市”的指示,中國農業大學整體由北京遷往陜西省延安市郊區,北京的校舍閑置了下來,國務院就把空下來的校園劃歸507研究所和空間飛行器總體設計部共同使用。
地方是有了,但大學校園和科研院所有很大的區別,特別是基礎設施存在巨大差異,需要重新布局建設。因為缺乏勞動力,507研究所的科研人員和機關干部都挽起袖子當起了工人,和水泥、打夯、安裝設備,全都自己動手,夜以繼日地干了整整一年多。
除了客觀條件之外,研究所遇到的最棘手的問題是沒有技術積累,一切都要白手起家。由于國外的技術封鎖,想借鑒他們的經驗是不可能的。很長一段時間里,科研人員面臨著沒有技術資料的巨大壓力。為了發揮每個人的聰明才智,錢學森建議507研究所每周舉辦一次學術交流活動,他也親自參加,向大家介紹世界載人航天的進展情況,和大家一起研究我國載人航天發展的途徑,逐漸摸索出了一條適合我國國情的路子。
上天的設備要進行太空環境的模擬試驗,上天的人也要進行大量的模擬訓練。所以,研制地面模擬實驗設備是不可缺少的基本建設。但這些設備投資巨大,當時根本沒有資金也不知道去哪里買。研究可發動大家上街去找,漸漸拼湊了一批簡易的實驗設備。低壓艙的設備和零件大多來自舊貨攤和寄賣店,發電機是從工廠買來的舊品,艙內對講機是從地攤買來的,真空泵是從上海五金舊貨店買來的一臺殘品……在沒有圖紙導向,更談不上操作經驗的情況下,就是靠著這樣東拼西湊的簡陋的零件,507研究所建成了我國第一臺6米半徑的人用離心機、低壓環境實驗艙、高低溫實驗室和人用秋千、轉椅與振動臺等大型地面模擬試驗設備,還試制出了包括頭盔、手套、靴子在內的全套的多層艙內航天服。
為了給航天員的訓練提供參考數據,準確掌握人的生理極限,507研究所還安排了一批相當于航天員陪練員的“鍛煉員”。在選拔預備航天員之前的幾年,鍛煉員們通過各種測試獲得的數據,為預備航天員的訓練提供了指標依據。隨著失重飛機改裝、教材編寫等工作的同步進行,選拔出來的航天員們也開始了一些操作和訓練,品嘗了第一代航天食品,量好了航天服的尺碼。
1970年4月24日,來自全國80多個科研單位的400多名專家聚集在北京京西賓館,討論“曙光一號”的總體方案。七機部第八研究院加班加點,趕在會議召開前制作出了載人飛船的樣圖和兩艙式的全尺寸模型。模型搬到會場后,專家們圍了上來,他們發現,這個模型有點類似美國的第二代載人飛船“雙子星座號”,外形像一個倒扣的漏斗,內部由座艙和設備艙組成,座艙里有兩把彈射座椅、儀器儀表、無線電通信、廢物處理裝置,還有食品、水、降落傘等;設備艙里有制動發動機、變軌發動機、燃料箱、電源和通信設備等。
會議進行的過程中,507研究所的工作人員將特意用電鋸切割成麻將牌大小的“航天食品”端上了代表們的餐桌,有高熱量巧克力、壓縮餅干、美味雞湯等,還有牙膏狀的雞蛋炒米飯。就在代表們成為“航天食品”的第一批品嘗者的同時,千里之外的酒泉發射場區正醞釀著一次驚天動地的轟鳴。戈壁灘上到處紅旗飄舞,“一定要在不遠的將來趕上和超過世界先進水平”“獨立自主,自力更生”的巨大標語,在戈壁的春風中異常醒目。
一天后的傍晚,新華社發布了一條震驚世界的消息:1970年4月24日,中國成功地發射了第一顆人造衛星,衛星運行軌道的近地點高度439千米、遠地點高度2384千米,軌道平面與地球赤道平面夾角68.5度,繞地球一圈114分鐘。衛星重173千克,用20.009兆周的頻率播送《東方紅》樂曲……
這一天,周恩來總理剛剛抵達廣州,參加越南、柬埔寨、老撾三國在中國召開的“印度支那人民最高級會議”。一進會場,周恩來就興奮地對代表們說:“為慶祝這次大會的成功舉行,我帶來一份禮物。昨天晚上,我們國家成功地發射了第一顆人造衛星!”
喜訊傳遍全國,城鄉一片歡騰。中國人第一次激動地仰望太空,尋找著那顆名叫“東方紅一號”的人造衛星,每個人臉上洋溢著作為華夏子孫的自豪和驕傲。
這一年,距離毛澤東發出“我們也要搞人造衛星”的號召,整整過去了12個年頭。雖說比蘇聯晚了13年,比美國晚了12年,但173千克的體重卻遠遠超過了8.2千克的美國衛星、83.6千克的蘇聯衛星的重量,實現了毛澤東“雞蛋那么大的我們不拋”的夢想。
此時,中國的“兩彈一星”偉業宣告完成,中國成為世界上第五個可以獨立研制和發射人造地球衛星的國家。一個更為宏大的夢想在毛澤東和六億中國人心中再次清晰起來——該把中國的航天員送入太空了。
一周后是1970年的五一國際勞動節,按照慣例,北京市要在天安門廣場舉行大型的群眾聯歡。“東方紅一號”衛星遨游太空,為歡慶20世紀70年代的第一個“五一”增添了喜悅的氣氛。傍晚,毛澤東、周恩來特意把錢學森、任新民、戚發軔等參加“東方紅一號”衛星和“長征一號”火箭研制及發射的有功之臣請上天安門城樓,和國家領導人一起參加觀禮。錢學森他們登上城樓的時候,周恩來特意把他們介紹給了柬埔寨的西哈努克親王,稱他們是“中國放衛星的人”。
當節日的焰火帶著絢麗的光芒照亮北京的夜空時,太空中的“東方紅一號”衛星及時地播放出《東方紅》的樂曲,廣場沸騰了,歡呼聲此起彼伏,滿臉笑容的毛澤東把頭轉向錢學森,卻發現錢學森已不見了蹤影。
錢學森提前離開了會場,回到家里,伏在案頭,提筆給中央寫了一封信,建議立即啟動載人航天工程。錢學森在信中說了他的設想,我國第一艘載人飛船計劃于1973年年底前發射升空。
1970年5月12日,一份以空軍總部名義發出的“絕密”電報到達空軍24師師長薛倫、空軍34師副師長李振軍等7名中高級軍官手中,緊急命令他們兩天后前往位于北京市東交民巷的空軍招待所報到。這7人便是即將成立的“宇航員訓練籌備組”的主要成員,薛倫被任命為這個籌備組的組長。
7月14日,毛澤東圈閱了錢學森主持起草的發展載人航天的報告。出于保密要求,按照毛澤東圈閱報告的日子,這項工程被命名為“714工程”。從此,“宇航員訓練籌備組”以“714辦公室”的代號開始辦公,著手選拔航天員。參照蘇聯和美國的選拔標準,“714辦公室”制定了中國航天員的選拔標準,必須是空軍現役飛行員,身高1.59~1.74米,年齡24~38歲,體重55~70千克,飛行時間300小時以上。
其實在這次選拔之前,我國已進行過一次秘密的航天員選拔。1961年下半年,空軍選拔了24名優秀的飛行員,以“學習改裝新機種”為名,集中學習載人航天的理論知識。出于嚴格的保密要求,上課的地點不固定,有時在河北滄州,有時在北京通縣。僅僅4個月后,這24位飛行員剛剛進入狀態,突然接到了“返回部隊待命”的命令。雖然很詫異,但軍令如山,他們只好踏上了歸途。臨走前,領導叮囑他們說:“如果有人問你們為什么回去了,你們就說改裝新引進的米格-21飛機,體檢沒有過關。”領導還特意強調,“回去是暫時的,以后有需要時,你們要保證召之即來,隨叫隨到!”
當年的空軍飛行員方國俊就是這24人中的一員,回到部隊后,他一直在期待著,相信會有飛向太空的一天。10年時間過去了,方國俊終于盼來了再次選拔航天員的消息。
在選拔小組到來之前,沈陽軍區、北京軍區、廣州軍區、南京軍區4個大軍區的10多個空軍部隊和院校都接到了通知。各單位立即調閱了全部殲擊機和強擊機飛行員的檔案,在基本符合條件的人選中開始篩選。選拔小組到來后,篩選出的飛行員接到了“體檢”的通知。方國俊再次進入備選行列。10年前的一幕又一幕再次重演,第一項檢查的是前庭神經功能,方國俊被要求戴上眼罩,坐在每分鐘轉速24圈的電動轉盤上迅速轉動,以測試抗眩暈的能力;緊接著,他平躺在一張帆布床上,開關啟動后,帆布床瞬間立了起來,工作人員迅速測量各項生理指標……如同過關斬將一般,經過一輪又一輪的檢查,1840名飛行員中只有215名符合初選條件,接著又從中選出了更為優秀的88人,集中在空軍總醫院繼續進行選拔。這一輪過后,只剩下33人。最后,從這33人之中選定了身體健康、思想政治和飛行技術過硬的19人,成為待訓航天員的候選人。方國俊幸運地成為這十九分之一。
按照計劃,空軍將成立一個500人左右的宇航部,從1971年11月開始對航天員進行訓練。兩年之后,從19人中選拔出2人,乘坐“曙光一號”飛船飛向太空。當這19人被組織觀看蘇聯和美國的載人航天紀錄片時,他們才知道了所擔負的使命,相信自己很快就能駕駛著“曙光一號”飛船去太空迎接曙光。然而,就像任何一項大工程一樣,中國載人航天事業的發展道路也是曲折的。9月14日,訓練行將展開,他們卻突然接到上級的緊急通知:全國實施空中禁飛措施,所有人員一律不得外出,在家待命。
兩個月后,空軍黨委宣布了一個出人意料的決定,解散“宇航員訓練籌備組”。19名航天員還沒有開始真正的訓練生活,就接到命令,暫時推遲任務,返回原單位,并對這段經歷嚴格保密。這時,薛倫和航天員們才得知,9月13日,黨中央的副主席林彪陰謀政變失敗后,外逃途中在蒙古國的溫都爾汗機毀人亡。震驚中外的“9·13事件”不僅改變了國家的命運,也將中國載人航天工程的河流轟然切斷。林彪是乘坐空軍飛機出逃的,作為林彪集團重要成員的空軍司令員吳法憲罪責難逃,空軍機關也成為審查的重點,所有的在建項目都被迫下馬。中國首批航天員的訓練工作就這樣以“暫停”的方式宣告結束。
方國俊盡管兩次參選、兩度入圍,最終卻永遠地失去了飛向太空的機會。返回空軍部隊后,他一直飛到20世紀90年代中期才停飛,是我國飛行時間最長的殲擊機飛行員之一,后來當上了將軍,而他入選航天員的經歷直到今天才為家人所知。在那個優秀的群體里,還有董小海、魯祥孝、王志躍等幾位曾經擊落敵機、榮立戰功的戰斗英雄。自從他們離開后,就再也沒有聽到這支隊伍的消息,也沒有等到上級召喚他們回去的那一天。
當然,“曙光一號”計劃的下馬,除了“9·13事件”的政治影響之外,還有經濟、技術方面的原因。處在動蕩時期的中國,無論是經濟能力、工業基礎,還是設計、制造工藝,特別是航天發射、測控水平都很落后,遠不具備開展這一龐大系統工程的條件。
但很多專家不愿意就此止步,還是利用各種機會向中央建言,想促成工程早日繼續上馬。1972年,在是否繼續發展載人航天的爭議聲中,最終是毛澤東拍了板,先處理地球上的事,地球外的事往后放一放。
雖然“曙光一號”計劃停留在了一個兩艙式全尺寸的飛船模型上和構思草圖中,但它點燃的中國人繼“兩彈一星”后的熱情之火卻沒有熄滅,航天科技工作者依然在一步一個腳印地穩步推進,把精力和重點放在了各類應用衛星的研制方面。
1972年4月3日,宇宙醫學及工程研究所下達關于調整“曙光一號”研制程序的通知。由于上天時間延期,以后的研制工作以預研為主。1973年9月8日,中國空間技術研究院制訂了1980年前的衛星、飛船的發展規劃,將載人飛船的發射時間推遲到1978年。1974年初,由于國內外形勢的需要和國民經濟情況的變化,國防科委提出重新制訂載人飛船實施方案的要求。1978年8月,中央專委決定調整空間技術發展研究的方向,推遲載人航天的發展計劃,“曙光一號”的型號研制停止了。1982年7月,宇宙醫學及工程研究所改名為航天醫學工程研究所。
“東方紅一號”的成功發射,意味著我國的火箭技術達到了一定的水平。發射“東方紅一號”衛星的“長征一號”火箭是在中遠程導彈的基礎上研制成功的三級火箭。第一、第二級用液體燃料發動機,第三級用固體燃料發動機。這枚火箭全長29.5米,最大直徑2.25米,起飛質量81.5噸,起飛推力1019千克,近地軌道運載能力300千克。
錢學森心里清楚,盡管這是一次重大的突破,但距離送飛船上天還有很長的一段路要走。他想起了不久前,在美國《航空周刊》雜志上看到的一篇評論中說,“預計在10年內,也許就在1975年,將會有新的旅行伙伴加入美蘇的秘密偵察衛星行列”。文中所指的“新的旅行伙伴”,就是中國正在秘密研制的返回式遙感衛星。
返回式遙感衛星是指在太空中完成預定任務后再返回地球的衛星,在技術上比不再返回的衛星復雜得多,既要有一般衛星在空間飛行的能力,又要具有按程序接受地面控制、安全完好地返回地面預定區域的能力,而且在返回途中要經受住再入大氣層的嚴酷考驗。同時,發射返回式遙感衛星不僅要有功能完備的衛星本體,還得有足夠推力的運載工具以及完善可靠的航天測控網。開展載人航天,必須要保證航天員安全回來。要實現這個目標,就得突破返回式遙感衛星技術。
從火箭點火升空到衛星入軌運行,只有短短幾十分鐘,但火箭和衛星的研制及發射準備工作,卻經歷了近10年的時間,動員了全國各行各業的力量。
承擔我國第一顆返回式遙感衛星發射任務的“長征二號”運載火箭起飛質量近200噸,是一枚由總體結構、火箭發動機、控制系統和安全與供電等系統組成的多級火箭。“長征二號”運載火箭的研制從1965年開始,在總結多種型號火箭研制經驗的基礎上,采用最先進的技術和最優化的方案,經過長期的方案論證、預研攻關、地面試驗和數次飛行試驗的考驗,才確定執行衛星發射任務的。“長征二號”為兩級液體運載火箭,采用自生增壓的推進劑輸送系統。一級采用搖擺主發動機進行姿態控制,依靠三軸穩定平臺計算機制導系統保持飛行穩定。火箭內部裝有可提供參數和信息的內、外彈道無線電測量裝置和為設備提供能源的電源等。其總體結構系統包括殼體、貯箱以及管路和電纜,使火箭的各個部分組成了一個能經受各種空間考驗的整體。
返回式遙感衛星的研制工作于1967年正式開始。1970年,國防科委建議將這一工程列為國家重點工程。經周恩來總理批準后,立即在北京展開了各系統研制和發射準備工作的大會戰。
返回式遙感衛星包括結構、溫度控制、姿態控制、程序控制、遙測、星上跟蹤和返回等十幾個大系統。返回式遙感衛星的總體結構由再入艙和儀器艙兩大艙段組成。再入艙是返回體,儀器艙在完成任務后留在軌道上。衛星上裝有天線和供電系統,外形為鈍頭圓錐體。
與衛星研制同步進行的還有地面測控網的建設工作,這是空地聯系的地面系統,也是衛星發射、運行和返回整個過程的重要組成部分。沒有這個龐大復雜的系統,送上去的衛星就會成為一個無法控制而又不能完成任何科學探測任務的人造天體。地面測控系統一般由外彈道測量、內部參數測量和安全遙控系統組成,并由龐大的蜘蛛網式的有線和無線通信系統連接成一個整體,其所承擔的任務是:精密測量火箭的彈道、衛星的軌道以及它們的內部參數,確切掌握測量對象的工作情況和儀器設備的工作質量;對火箭的主動段、衛星的入軌段和回收段實施測軌和控制,對衛星進行時間程序控制、校正注入數據,保證衛星按預定的要求準確工作。
1974年8月,第一顆返回式遙感衛星和“長征二號”運載火箭的研制生產完成,經主持中央軍委日常工作的葉劍英副主席批準,于9月12日運抵酒泉衛星發射中心準備發射。
11月5日午后,戈壁灘上寒風陣陣,發射程序進入“一分鐘準備”,13時,指揮員下達了“牽動”口令。這時,衛星控制臺操作員突然發現星上大部分儀器斷電。指揮員接到這一意外情況的報告時,離下達點火口令只剩下13秒的時間,千鈞一發之際,他果斷下達了“停止發射”的命令。發射場立即組織人員查找故障原因,經過排查,發現是由于衛星地面綜合控制臺電源容量較小,脫落插頭長線電纜電壓下降過大,造成星上電壓不夠而導致了儀器斷電。找到原因后,技術人員更改了脫落插頭供電方式,重新啟動程序后,衛星恢復了正常。17時40分,發射場第二次啟動發射程序。起飛6秒后,火箭突然出現越來越大的俯仰擺動,造成姿態失穩。飛行至20秒時,火箭安全自毀系統啟動,火箭自行爆炸,殘骸墜毀在發射塔東南方不到一千米的地方,試驗失敗了。
心急如焚的專家們趕到火箭墜毀的地方,將殘骸拉回發射場進行解剖,結合對測量數據的技術分析,找到了失敗的原因。火箭起飛后,由于兩個元器件之間的一根導線存在暗傷,強烈的振動造成了導線短路,使俯仰通道失去穩定。
由于一根導線的紕漏而損失了一顆衛星和一枚火箭,巨大的代價使專家們一度情緒低落。葉劍英聽說后作出批示:“失敗是成功之母,不要頹廢,要繼續奮斗,再接再厲,一定要達到目的為止。”葉劍英元帥的指示使航天戰線重新煥發了生機,大家從沉重的心情中解脫出來,從沮喪的情緒里平靜下來,組織力量繼續再干。又經過近一年的努力,衛星和火箭系統都重新拿出了質量可靠的新產品。
1975年8月20日,國防科委和七機部領導聽取了衛星和火箭的情況匯報。國防科委主任張愛萍上將提出的要求是:“精心保健,確保質量,力爭發射一鳴翔天。”
金秋10月,裝載著重新生產的火箭和衛星的專列分別抵達酒泉。進入發射場時,試驗隊的人們發現發射場的顯眼位置多了一條醒目的標語,上面寫著“不帶任何問題上天”。
上一次發射的失敗是因為地面測控系統沒有得到考驗。為了實現“抓得住,跟得上,回得來”的目標,測控系統從9月份就開始了緊張的準備工作。到任務前夕,分布在全國的10多個測控臺站都完成了設備檢修、站內調試和計算程序的編制任務。從10月15日開始,又分別進行了衛星入軌段和回收段的模擬跟蹤演練及4次校飛,做到了指揮員心中有數、操作手技能熟練、測控設備狀態良好、通信聯絡暢通無阻,保證了衛星入軌段、運行段的跟蹤、測軌、遙測和遙控工作的正常實施。11月15日,衛星和火箭經過總裝測試后,轉運到發射陣地。
11月26日清晨,發射進入了倒計時,錢學森早早地來到發射場,密切地注視著火箭的一舉一動。11時30分,隨著“點火”口令的下達,火箭飛離發射塔架,在空中完成了一級關機、二級點火、星箭分離等程序動作后,將衛星送入近地點173千米、遠地點483千米、軌道傾角63度的預定軌道。之后,衛星繞地球一圈飛行91分鐘。看到這組數據,錢學森欣慰地笑了,所有的技術指標都完全符合設計要求。
衛星入軌后,任務的主戰場轉到了陜西渭南的衛星測控中心。分布在秦嶺山區、黃土高原、長白山下、魯豫平原、大江兩岸、南海前哨、世界屋脊、戈壁大漠的各衛星地面觀測站的數百臺測控設備,以銳利的“目光”密切監視和收集著衛星的運行信息,測下了每一瞬間的速度、姿態和方位。
按照任務計劃,這顆衛星預計在軌道上飛行3天、運行47圈后,于11月29日返回地面。所以說,發射成功僅僅是任務的開始,“送上去,收回來”才是中央專委的要求,也是這次飛行試驗的最終目標。美國的“發現者”衛星從1959年開始發射,除因火箭故障所導致的失敗外,僅以入軌的衛星計算,是在經過7次失敗后才得以成功回收的。我們能否在這次任務中突破衛星返回的難關,是錢學森最為關注的問題。
衛星入軌的第一天,測控中心突然收到一組“氣源氣壓過快下降”的遙測數據。根據數據顯示,靠噴氣產生的反作用力來實現姿態控制的衛星,轉不完3天,便會因氮氣消耗殆盡而失去動力。
如何應對這一突如其來的情況,測控中心立即組織專家進行會商。大多數專家都認為,氣源氣壓明顯降低,最有可能的原因就是衛星出現了漏氣,唯一的解決辦法就是對衛星進行提前回收。可是,衛星剛剛運行了一天,提前兩天回收,所有的任務計劃都將成為泡影。也有個別專家認為,衛星未必真的有問題,有可能是遙測數據不準確,建議再觀察觀察。現場出現了3種意見:第一種意見是衛星立即返回,將風險降到最低;第二種意見認為衛星尚未出現異常,為了盡可能地多做些試驗,在第二天返回;第三種意見堅持如果僅僅是數據不準確的話,就仍按原計劃在3天后返回。3種意見各有理由,一時爭執不下。
正在酒泉的錢學森聞訊后,立即乘專機趕往渭南。那是一個雪后初晴的夜晚,一下飛機,錢學森就來到指揮大廳。軌道組組長祁思禹和負責姿態控制的衛星專家楊嘉墀已等候在這里。錢學森看到他們緊張的神情,便掏出手帕,給他們輕輕地拭去額頭上滲出的汗珠,邊擦邊故作輕松地說:“科學試驗哪有一帆風順的。國外搞衛星試驗,早期回收失敗也是常有的事,大家不要這么緊張。”
聽到錢學森這樣說,原本情緒緊張的祁思禹頓時放松下來,突然冒出了一句話:“我認為衛星不用提前回收,可以繼續堅持。”
這句話像一枚炸彈,打破了已經形成的高壓下的寧靜,所有人的目光都投向了祁思禹,繼而又轉向了錢學森。
“你有什么根據?”錢學森微笑著看著祁思禹。
祁思禹把軍帽摘了下來,指著自己的腦袋,一字一句地說:“就憑我這一頭白發。”
大家誰也沒有想到祁思禹會這樣回答,因為他雖然頭發白了,但其實還不到40歲。“想清楚了再說,否則出了問題可不好交代。”好心人悄悄地提醒祁思禹。
錢學森看到了這個細節,走到祁思禹身邊,用善意的眼神鼓勵他繼續說下去。
“從氣壓曲線下降情況分析,后面幾圈的下降有變慢的趨勢,這是衛星在調整姿態時產生的現象,這種情況可以通過指令控制衛星,并使氣壓繼續維持下去,穩定在可以接受指令控制的程度上……”祁思禹胸有成竹地說。
錢學森把目光轉向了楊嘉墀,點名要聽聽他的意見。楊嘉墀一直低頭用鉛筆在紙上計算,聽到錢學森叫他,才慢慢放下筆,用沉穩的語調說:“從我的計算判斷,出現這一現象是因為地面溫度高,空間溫度低,衛星入軌后,由于冷熱懸殊,氣壓下降的速度就會加快,但到了一定的時候,就會穩定下來。我的意見是按原計劃進行。”
聽完楊嘉墀和祁思禹的意見之后,錢學森沒有立刻表態,而是借著冬夜泛著寒氣的月光,爬上300多米高的觀測山頂,陷入了深深的思索之中。這時,中央的態度已經明確,不管3天還是1天,只要衛星發出去再收回來,就是成功。按照這一要求,提前回收最為保險。但當時正處在“文化大革命”的漩渦中,國家經濟實力有限,沒有更多的機會發射衛星,錢學森渴望能在這一次任務中盡可能地充分試驗,得到完整的數據。可如果不提前回收衛星,在當時的政治氣氛下,萬一出了問題又難免授人以柄,處理不當會給年輕的航天事業造成難以預料的阻力。
楊嘉墀和祁思禹的分析不是沒有道理,盡管自己贊成,但為了穩妥起見,錢學森最后選擇了一個折中的做法,衛星先繼續維持一天,看看運行情況,第二天如有異常,再考慮提前回收。
回到指揮大廳后,錢學森撥通了向中央匯報的電話,表示衛星將按原計劃返回。作出決定后,錢學森就一直守候在這里,目不轉睛地盯著大屏幕。24個小時過去了,衛星沒有出現異常,而且完成了大部分任務,只剩下最后一天最后一圈了。錢學森剛要松口氣,意外突然又出現了。遙測數據顯示:氣壓曲線停留在最后一圈的數值上,再也不動了。錢學森請工作人員向衛星不斷發出指令,令人驚訝的是,雖然氣壓曲線還是沒有變化,但衛星的反應卻很靈敏,所有的指令都能正常執行。
衛星是否提前回收的問題再次被提了出來,專家們還是眾說不一。
錢學森問祁思禹:“你的意見呢?”
祁思禹不慌不忙地說:“我認為無須提前回收,因為除了這個故障之外,其他一切正常,并沒有影響衛星的運行和執行地面指令,這就說明,很可能是氣壓瓶的數據傳導系統有故障,是它在擾亂我們。”聽了祁思禹的話,錢學森征求楊嘉墀的意見,楊嘉墀表示同意,在場的專家們也都紛紛贊同。錢學森再一次研讀了全部試驗數據,經過反復推敲后,決定衛星按照原計劃回收。
又一個不眠之夜過去了,11月29日11時,衛星在軌道上運行了整整3天,完成了全部任務,返回艙帶著遙感試驗資料,按計劃在四川中部預定回收區域安穩著陸。
首次回收人造衛星獲得成功,意味著我國已攻克了衛星變軌、再入大氣層、防熱和回收等技術難關,成為繼美蘇之后世界上第三個掌握衛星返回技術的國家。這次任務《新聞公報》的大樣呈送到毛澤東的案頭,已雙目患上嚴重白內障的他,堅持用放大鏡一字一句地親自審讀修改,“毛澤東”這三個字,最后一次被親筆書寫在了中國尖端科技試驗的新聞公報上。周恩來也收到了這份大樣,但病危之中的他已拿不動筆了,請工作人員給國防科委的負責人打電話,感謝他們又為祖國立了新功!