二、共和国的“曙光”计划
在中国突破原子弹、氢弹技术的同时,随着高科技的迅猛发展,世界大国的激烈较量和竞争由陆地扩展到太空。
20世纪60年代,为了在太空竞赛中拔得头筹,苏联和美国分别从佛罗里达的海岸和丘拉塔姆的荒原发射了30多艘载人飞船,完成了60多人次的太空飞行。特别是,1961年4月12日,苏联发射了世界上第一艘载人飞船“东方一号”,宇航员加加林成为人类第一个进入太空的人。国外航天界传来的消息,大大刺激着中国航天人的神经,他们加快了追赶的步伐。但依照航天技术发展的规律,要实现将载人航天器送入太空的目标,首先要解决把人造卫星送上天的问题。
1961年6月,中国科学院在钱学森、赵九章、裴丽生等科学家的主持下,召开了历史上的第一次“星际航行座谈会”,专门探讨包括载人航天在内的有关航天飞行的问题。1963年,中国科学院成立了星际航行委员会,对载人航天飞行正式开始理论研究。
1965年,为拟定人造卫星规划方案建议书,星际航行委员会成立了4个专业组,其中就有一个由中国科学院生物物理所负责的生物组,这个组一成立,就在随后召开的卫星系列研讨会上提出了发展生物卫星以及载人飞船的设想。10月,国防科委主持召开了“空间技术论证会”,正式提出发展载人飞船的问题。鉴于我国中程导弹、各种探空火箭、固体火箭的研制和发射试验都取得了较大的进展,获得了必要的储备,这次会议决定,在研制远程导弹的同时,开始着手为发射人造卫星而研制运载火箭。
1966年1月,国防科委召开“宇宙医学、宇宙生物学规划会议”,这次会上,形成了《载人宇宙航天规划医学、生物学部分》草案,并建议成立宇宙医学和生物学专业组和航空宇宙医学和宇宙生物学研究中心。3月,在钱学森的主持下,国防科委和中国科学院在高度戒备的北京京西宾馆联合召开了一次严格保密的会议,与会的42人中有蔡翘、贝时璋、沈其震等航天和生物学方面的专家。这次会议的情况没有对外公开,内部称之为“宇宙飞船规划会议”,一直进行了20多天,会议结束时,中国载人航天以及研制宇宙飞船的发展规划草案出台了,按照这个规划,将以科学实验卫星为开始和基础,以测地卫星特别是返回式卫星为重点,在此基础上研制载人飞船。
规划草案送达周恩来的案头。作为国务院总理的他,还兼任着一个不为人知的职务——“中央专门委员会”主任。
中央专门委员会简称“中央专委”,它的成立是国防科技事业的一个重要事件。那还是在1962年11月中央政治局的一次会议上,在讨论到第一颗原子弹的研制问题时,时任解放军总参谋长、国防工业办公室主任的罗瑞卿大将建议说:“为了加强对尖端事业的领导,我建议成立一个中央专门委员会来组织实施统一领导。”主持会议的中共中央副主席刘少奇当即表示支持,“这个建议很好,现在到了真抓实干的时候了。谁来挑这个头呢?我看还是请总理来挑这个头才行。”与会者听后纷纷表示赞同。11月3日,毛泽东批准了这个建议,并亲笔写下了一个振奋人心的批示:“很好,照办。要大力协同,做好这件工作。”
中央专委就这样诞生了,当时的组成人员包括周恩来、贺龙、李富春、李先念、薄一波、陆定一、聂荣臻、罗瑞卿,以及国务院和中央军委有关部门的负责人赵尔陆、张爱萍、王鹤寿、刘杰、孙志远、段君毅、高扬,共15人。
中央专委是在党中央直接领导下,具有高度权威的行政权力机构。周恩来作为中央专委的主任,上至决策部署、下到每一次试验任务都亲自组织,一直工作到他生命的最后一刻。周恩来逝世之后,中央专委保留了下来,工作方式没有变,权力职责也没有变,专委主任这个职务也一直由后来历任的国务院总理来担任。
钱学森虽然不是中央专委的成员,但几乎列席了每一次会议,后来他回忆说:“原子弹要爆炸、导弹要发射、卫星要上天,千军万马的事,必须要齐心协力才行啊。那时中央专委决定的事情,要哪个单位办就必须办,没什么二话,好多协作都是这样完成的。”
看到国防科委的报告后,周恩来立即作出批示,在卫星研制的同时,宇宙飞船的研制工作也应该逐步开展起来。
遵照周恩来的指示和钱学森的建议,1967年7月,中国科学院和第七机械工业部联合召开会议,对开展载人航天的途径步骤作了专题研究。之后,中央专委委托中国科学院、军事医学科学院和中国医学科学院共同拟定了“载人宇宙航行规划”中的医学生物部分,总的目标是在1973~1975年,发射第一艘载人宇宙飞船。这是我国第一次正式把载人航天列入航天发射的规划之中。
美苏两国的飞船最初都是从搭载动物开始的,而我国的高空生物飞行试验已在T-7A改进型的生物火箭中进行过了,可以越过这一阶段直接开展载人航天。这一点,专家们达成了共识。但在第一艘飞船载几个人的问题上,却出现了分歧。有人主张,我们要赶超美苏,至少要让5个人上天;也有人建议,我们国力有限,还是先上1个人试试;还有人提出载2人或3人。这几种方案的倡导者各有理由,都认为自己的是最佳方案,迟迟没有达成共识,会议一时陷入了僵局。
矛盾的焦点转移到了钱学森的身上,他心里很清楚,争议必须马上结束,尽快确定方案。因为飞船究竟载几个人,直接关系到载人飞船要设计多大、运载火箭需要多大推力等一系列问题。
“这个问题,我看大家不要争了,我们先把载人航天的锣鼓敲起来。至于飞船的方案,还是请专家论证后,让科学来说话吧。”钱学森的话一说完,尽管大家依然各自坚持自己的主张,但谁都不再言语了。
会后,钱学森组织专家进行了严密论证,最后确定了中国的第一艘宇宙飞船的设计方案为运载2名航天员。参考美苏两国的飞船样式,我国的飞船以技术比较成熟的美国第二代飞船“双子星座号”作为蓝本,由座舱和调配舱两个舱段组成,计划用当时正在研制的大推力运载火箭进行发射。
然而,载人航天是一项巨大的系统工程。当时,“长征一号”火箭运载能力只有300千克,航天测控系统还没有必不可少的远洋测量船。由于经济基础薄弱,工业制造及相关工艺水平落后,再加上1966年开始的“文化大革命”的影响,研制工作遇到了极大的困难和挑战。当时科学家们遇到的最大问题是能不能搞得成,是否能搞起。面对这样的质疑,毛泽东说:“要搞,你才能知道能不能搞成;要搞,你才能知道花多少钱。”
“文化大革命”开始后不久,为保护航天技术的研制力量,党中央、国务院、中央军委对国家的航天科研部门进行了调整。以前是由中国科学院牵头,其他单位协作,但随着研制的进行,这样的模式已不能适应形势,迫切需要一个专门的机构来集中组织实施。1967年6月27日,中央军委批准了周恩来和聂荣臻的建议,由国防科委组建中国空间技术研究院,将分散在中国科学院、七机部和其他部门的空间技术研究机构集中起来,实行统一领导,以保证第一颗人造卫星顺利上天。为避免“文化大革命”狂潮的冲击,周恩来特意安排将空间技术研究院列入部队编制,让研制人员都穿上了军装。
1968年2月20日,划归国防科委建制的中国空间技术研究院宣告成立,钱学森被任命为首任院长。中国空间技术研究院刚一成立,钱学森就推荐37岁的青年专家孙家栋负责卫星的总体设计工作,随后又调来戚发轫等18名技术骨干。为确保“东方红一号”卫星按计划上天,中国空间技术研究院的科技人员在没有良好空调和防尘的总装车间里,装配调试出一颗正样卫星;利用容积较小、缺乏太阳模拟器的热真空室,完成了空间模拟试验;利用楼顶及自制简易微波暗室,完成了卫星天线性能试验。
在中国空间技术研究院建院初期,“中国第一艘载人飞船总体方案设想论证会”召开了,并将我国的第一艘载人飞船命名为“曙光一号”。专家们提出,在宇宙飞船研制的同时,应着手选拔航天员。中国空间技术研究院成立后,钱学森立即向国防科委提交了一份报告,建议成立一家宇宙医学及工程研究所。报告很快得到批准,宇宙医学及工程研究所于1968年4月1日宣告成立。这个代号“507”的研究所由中国科学院、中国医学科学院和军事医学科学院的有关单位联合组成,其主要任务是承担航天员的生命保障、医学监督保障以及航天员的选拔训练。507研究所的成立,结束了航天医学工程研究各自为战的局面,标志着中国载人航天事业的实质性起步。
“曙光一号”飞船虽然只是一艘初级飞船,但对于刚刚组建的507研究所来说,面临的却是一个又一个非常复杂的综合性难题。按照设计要求,飞船进入太空,不仅要保证人的生命安全,还要能高效率地展开工作。要实现这一目标,牵涉到多个学科领域,主要涉及气体环境、微小气候、无有害气体污染、供食供水、废物处理、航天服与弹射供氧的医学与技术装备等多项前沿技术。
1968年,宇宙医学及工程研究所在北京昌平成立
507研究所的工作刚起步时,没有固定的办公科研场所,一直处于打游击的状态。短短3年时间之内,研究所不停地搬家,大型地面模拟设备无法安装,模拟试验自然也无法进行,设计方案迟迟不能实施。
1970年,根据毛泽东“农业大学不能办在城市”的指示,中国农业大学整体由北京迁往陕西省延安市郊区,北京的校舍闲置了下来,国务院就把空下来的校园划归507研究所和空间飞行器总体设计部共同使用。
地方是有了,但大学校园和科研院所有很大的区别,特别是基础设施存在巨大差异,需要重新布局建设。因为缺乏劳动力,507研究所的科研人员和机关干部都挽起袖子当起了工人,和水泥、打夯、安装设备,全都自己动手,夜以继日地干了整整一年多。
除了客观条件之外,研究所遇到的最棘手的问题是没有技术积累,一切都要白手起家。由于国外的技术封锁,想借鉴他们的经验是不可能的。很长一段时间里,科研人员面临着没有技术资料的巨大压力。为了发挥每个人的聪明才智,钱学森建议507研究所每周举办一次学术交流活动,他也亲自参加,向大家介绍世界载人航天的进展情况,和大家一起研究我国载人航天发展的途径,逐渐摸索出了一条适合我国国情的路子。
上天的设备要进行太空环境的模拟试验,上天的人也要进行大量的模拟训练。所以,研制地面模拟实验设备是不可缺少的基本建设。但这些设备投资巨大,当时根本没有资金也不知道去哪里买。研究可发动大家上街去找,渐渐拼凑了一批简易的实验设备。低压舱的设备和零件大多来自旧货摊和寄卖店,发电机是从工厂买来的旧品,舱内对讲机是从地摊买来的,真空泵是从上海五金旧货店买来的一台残品……在没有图纸导向,更谈不上操作经验的情况下,就是靠着这样东拼西凑的简陋的零件,507研究所建成了我国第一台6米半径的人用离心机、低压环境实验舱、高低温实验室和人用秋千、转椅与振动台等大型地面模拟试验设备,还试制出了包括头盔、手套、靴子在内的全套的多层舱内航天服。
为了给航天员的训练提供参考数据,准确掌握人的生理极限,507研究所还安排了一批相当于航天员陪练员的“锻炼员”。在选拔预备航天员之前的几年,锻炼员们通过各种测试获得的数据,为预备航天员的训练提供了指标依据。随着失重飞机改装、教材编写等工作的同步进行,选拔出来的航天员们也开始了一些操作和训练,品尝了第一代航天食品,量好了航天服的尺码。
1970年4月24日,来自全国80多个科研单位的400多名专家聚集在北京京西宾馆,讨论“曙光一号”的总体方案。七机部第八研究院加班加点,赶在会议召开前制作出了载人飞船的样图和两舱式的全尺寸模型。模型搬到会场后,专家们围了上来,他们发现,这个模型有点类似美国的第二代载人飞船“双子星座号”,外形像一个倒扣的漏斗,内部由座舱和设备舱组成,座舱里有两把弹射座椅、仪器仪表、无线电通信、废物处理装置,还有食品、水、降落伞等;设备舱里有制动发动机、变轨发动机、燃料箱、电源和通信设备等。
会议进行的过程中,507研究所的工作人员将特意用电锯切割成麻将牌大小的“航天食品”端上了代表们的餐桌,有高热量巧克力、压缩饼干、美味鸡汤等,还有牙膏状的鸡蛋炒米饭。就在代表们成为“航天食品”的第一批品尝者的同时,千里之外的酒泉发射场区正酝酿着一次惊天动地的轰鸣。戈壁滩上到处红旗飘舞,“一定要在不远的将来赶上和超过世界先进水平”“独立自主,自力更生”的巨大标语,在戈壁的春风中异常醒目。
一天后的傍晚,新华社发布了一条震惊世界的消息:1970年4月24日,中国成功地发射了第一颗人造卫星,卫星运行轨道的近地点高度439千米、远地点高度2384千米,轨道平面与地球赤道平面夹角68.5度,绕地球一圈114分钟。卫星重173千克,用20.009兆周的频率播送《东方红》乐曲……
这一天,周恩来总理刚刚抵达广州,参加越南、柬埔寨、老挝三国在中国召开的“印度支那人民最高级会议”。一进会场,周恩来就兴奋地对代表们说:“为庆祝这次大会的成功举行,我带来一份礼物。昨天晚上,我们国家成功地发射了第一颗人造卫星!”
喜讯传遍全国,城乡一片欢腾。中国人第一次激动地仰望太空,寻找着那颗名叫“东方红一号”的人造卫星,每个人脸上洋溢着作为华夏子孙的自豪和骄傲。
这一年,距离毛泽东发出“我们也要搞人造卫星”的号召,整整过去了12个年头。虽说比苏联晚了13年,比美国晚了12年,但173千克的体重却远远超过了8.2千克的美国卫星、83.6千克的苏联卫星的重量,实现了毛泽东“鸡蛋那么大的我们不抛”的梦想。
此时,中国的“两弹一星”伟业宣告完成,中国成为世界上第五个可以独立研制和发射人造地球卫星的国家。一个更为宏大的梦想在毛泽东和六亿中国人心中再次清晰起来——该把中国的航天员送入太空了。
一周后是1970年的五一国际劳动节,按照惯例,北京市要在天安门广场举行大型的群众联欢。“东方红一号”卫星遨游太空,为欢庆20世纪70年代的第一个“五一”增添了喜悦的气氛。傍晚,毛泽东、周恩来特意把钱学森、任新民、戚发轫等参加“东方红一号”卫星和“长征一号”火箭研制及发射的有功之臣请上天安门城楼,和国家领导人一起参加观礼。钱学森他们登上城楼的时候,周恩来特意把他们介绍给了柬埔寨的西哈努克亲王,称他们是“中国放卫星的人”。
当节日的焰火带着绚丽的光芒照亮北京的夜空时,太空中的“东方红一号”卫星及时地播放出《东方红》的乐曲,广场沸腾了,欢呼声此起彼伏,满脸笑容的毛泽东把头转向钱学森,却发现钱学森已不见了踪影。
钱学森提前离开了会场,回到家里,伏在案头,提笔给中央写了一封信,建议立即启动载人航天工程。钱学森在信中说了他的设想,我国第一艘载人飞船计划于1973年年底前发射升空。
1970年5月12日,一份以空军总部名义发出的“绝密”电报到达空军24师师长薛伦、空军34师副师长李振军等7名中高级军官手中,紧急命令他们两天后前往位于北京市东交民巷的空军招待所报到。这7人便是即将成立的“宇航员训练筹备组”的主要成员,薛伦被任命为这个筹备组的组长。
7月14日,毛泽东圈阅了钱学森主持起草的发展载人航天的报告。出于保密要求,按照毛泽东圈阅报告的日子,这项工程被命名为“714工程”。从此,“宇航员训练筹备组”以“714办公室”的代号开始办公,着手选拔航天员。参照苏联和美国的选拔标准,“714办公室”制定了中国航天员的选拔标准,必须是空军现役飞行员,身高1.59~1.74米,年龄24~38岁,体重55~70千克,飞行时间300小时以上。
其实在这次选拔之前,我国已进行过一次秘密的航天员选拔。1961年下半年,空军选拔了24名优秀的飞行员,以“学习改装新机种”为名,集中学习载人航天的理论知识。出于严格的保密要求,上课的地点不固定,有时在河北沧州,有时在北京通县。仅仅4个月后,这24位飞行员刚刚进入状态,突然接到了“返回部队待命”的命令。虽然很诧异,但军令如山,他们只好踏上了归途。临走前,领导叮嘱他们说:“如果有人问你们为什么回去了,你们就说改装新引进的米格-21飞机,体检没有过关。”领导还特意强调,“回去是暂时的,以后有需要时,你们要保证召之即来,随叫随到!”
当年的空军飞行员方国俊就是这24人中的一员,回到部队后,他一直在期待着,相信会有飞向太空的一天。10年时间过去了,方国俊终于盼来了再次选拔航天员的消息。
在选拔小组到来之前,沈阳军区、北京军区、广州军区、南京军区4个大军区的10多个空军部队和院校都接到了通知。各单位立即调阅了全部歼击机和强击机飞行员的档案,在基本符合条件的人选中开始筛选。选拔小组到来后,筛选出的飞行员接到了“体检”的通知。方国俊再次进入备选行列。10年前的一幕又一幕再次重演,第一项检查的是前庭神经功能,方国俊被要求戴上眼罩,坐在每分钟转速24圈的电动转盘上迅速转动,以测试抗眩晕的能力;紧接着,他平躺在一张帆布床上,开关启动后,帆布床瞬间立了起来,工作人员迅速测量各项生理指标……如同过关斩将一般,经过一轮又一轮的检查,1840名飞行员中只有215名符合初选条件,接着又从中选出了更为优秀的88人,集中在空军总医院继续进行选拔。这一轮过后,只剩下33人。最后,从这33人之中选定了身体健康、思想政治和飞行技术过硬的19人,成为待训航天员的候选人。方国俊幸运地成为这十九分之一。
按照计划,空军将成立一个500人左右的宇航部,从1971年11月开始对航天员进行训练。两年之后,从19人中选拔出2人,乘坐“曙光一号”飞船飞向太空。当这19人被组织观看苏联和美国的载人航天纪录片时,他们才知道了所担负的使命,相信自己很快就能驾驶着“曙光一号”飞船去太空迎接曙光。然而,就像任何一项大工程一样,中国载人航天事业的发展道路也是曲折的。9月14日,训练行将展开,他们却突然接到上级的紧急通知:全国实施空中禁飞措施,所有人员一律不得外出,在家待命。
两个月后,空军党委宣布了一个出人意料的决定,解散“宇航员训练筹备组”。19名航天员还没有开始真正的训练生活,就接到命令,暂时推迟任务,返回原单位,并对这段经历严格保密。这时,薛伦和航天员们才得知,9月13日,党中央的副主席林彪阴谋政变失败后,外逃途中在蒙古国的温都尔汗机毁人亡。震惊中外的“9·13事件”不仅改变了国家的命运,也将中国载人航天工程的河流轰然切断。林彪是乘坐空军飞机出逃的,作为林彪集团重要成员的空军司令员吴法宪罪责难逃,空军机关也成为审查的重点,所有的在建项目都被迫下马。中国首批航天员的训练工作就这样以“暂停”的方式宣告结束。
方国俊尽管两次参选、两度入围,最终却永远地失去了飞向太空的机会。返回空军部队后,他一直飞到20世纪90年代中期才停飞,是我国飞行时间最长的歼击机飞行员之一,后来当上了将军,而他入选航天员的经历直到今天才为家人所知。在那个优秀的群体里,还有董小海、鲁祥孝、王志跃等几位曾经击落敌机、荣立战功的战斗英雄。自从他们离开后,就再也没有听到这支队伍的消息,也没有等到上级召唤他们回去的那一天。
当然,“曙光一号”计划的下马,除了“9·13事件”的政治影响之外,还有经济、技术方面的原因。处在动荡时期的中国,无论是经济能力、工业基础,还是设计、制造工艺,特别是航天发射、测控水平都很落后,远不具备开展这一庞大系统工程的条件。
但很多专家不愿意就此止步,还是利用各种机会向中央建言,想促成工程早日继续上马。1972年,在是否继续发展载人航天的争议声中,最终是毛泽东拍了板,先处理地球上的事,地球外的事往后放一放。
虽然“曙光一号”计划停留在了一个两舱式全尺寸的飞船模型上和构思草图中,但它点燃的中国人继“两弹一星”后的热情之火却没有熄灭,航天科技工作者依然在一步一个脚印地稳步推进,把精力和重点放在了各类应用卫星的研制方面。
1972年4月3日,宇宙医学及工程研究所下达关于调整“曙光一号”研制程序的通知。由于上天时间延期,以后的研制工作以预研为主。1973年9月8日,中国空间技术研究院制订了1980年前的卫星、飞船的发展规划,将载人飞船的发射时间推迟到1978年。1974年初,由于国内外形势的需要和国民经济情况的变化,国防科委提出重新制订载人飞船实施方案的要求。1978年8月,中央专委决定调整空间技术发展研究的方向,推迟载人航天的发展计划,“曙光一号”的型号研制停止了。1982年7月,宇宙医学及工程研究所改名为航天医学工程研究所。
“东方红一号”的成功发射,意味着我国的火箭技术达到了一定的水平。发射“东方红一号”卫星的“长征一号”火箭是在中远程导弹的基础上研制成功的三级火箭。第一、第二级用液体燃料发动机,第三级用固体燃料发动机。这枚火箭全长29.5米,最大直径2.25米,起飞质量81.5吨,起飞推力1019千克,近地轨道运载能力300千克。
钱学森心里清楚,尽管这是一次重大的突破,但距离送飞船上天还有很长的一段路要走。他想起了不久前,在美国《航空周刊》杂志上看到的一篇评论中说,“预计在10年内,也许就在1975年,将会有新的旅行伙伴加入美苏的秘密侦察卫星行列”。文中所指的“新的旅行伙伴”,就是中国正在秘密研制的返回式遥感卫星。
返回式遥感卫星是指在太空中完成预定任务后再返回地球的卫星,在技术上比不再返回的卫星复杂得多,既要有一般卫星在空间飞行的能力,又要具有按程序接受地面控制、安全完好地返回地面预定区域的能力,而且在返回途中要经受住再入大气层的严酷考验。同时,发射返回式遥感卫星不仅要有功能完备的卫星本体,还得有足够推力的运载工具以及完善可靠的航天测控网。开展载人航天,必须要保证航天员安全回来。要实现这个目标,就得突破返回式遥感卫星技术。
从火箭点火升空到卫星入轨运行,只有短短几十分钟,但火箭和卫星的研制及发射准备工作,却经历了近10年的时间,动员了全国各行各业的力量。
承担我国第一颗返回式遥感卫星发射任务的“长征二号”运载火箭起飞质量近200吨,是一枚由总体结构、火箭发动机、控制系统和安全与供电等系统组成的多级火箭。“长征二号”运载火箭的研制从1965年开始,在总结多种型号火箭研制经验的基础上,采用最先进的技术和最优化的方案,经过长期的方案论证、预研攻关、地面试验和数次飞行试验的考验,才确定执行卫星发射任务的。“长征二号”为两级液体运载火箭,采用自生增压的推进剂输送系统。一级采用摇摆主发动机进行姿态控制,依靠三轴稳定平台计算机制导系统保持飞行稳定。火箭内部装有可提供参数和信息的内、外弹道无线电测量装置和为设备提供能源的电源等。其总体结构系统包括壳体、贮箱以及管路和电缆,使火箭的各个部分组成了一个能经受各种空间考验的整体。
返回式遥感卫星的研制工作于1967年正式开始。1970年,国防科委建议将这一工程列为国家重点工程。经周恩来总理批准后,立即在北京展开了各系统研制和发射准备工作的大会战。
返回式遥感卫星包括结构、温度控制、姿态控制、程序控制、遥测、星上跟踪和返回等十几个大系统。返回式遥感卫星的总体结构由再入舱和仪器舱两大舱段组成。再入舱是返回体,仪器舱在完成任务后留在轨道上。卫星上装有天线和供电系统,外形为钝头圆锥体。
与卫星研制同步进行的还有地面测控网的建设工作,这是空地联系的地面系统,也是卫星发射、运行和返回整个过程的重要组成部分。没有这个庞大复杂的系统,送上去的卫星就会成为一个无法控制而又不能完成任何科学探测任务的人造天体。地面测控系统一般由外弹道测量、内部参数测量和安全遥控系统组成,并由庞大的蜘蛛网式的有线和无线通信系统连接成一个整体,其所承担的任务是:精密测量火箭的弹道、卫星的轨道以及它们的内部参数,确切掌握测量对象的工作情况和仪器设备的工作质量;对火箭的主动段、卫星的入轨段和回收段实施测轨和控制,对卫星进行时间程序控制、校正注入数据,保证卫星按预定的要求准确工作。
1974年8月,第一颗返回式遥感卫星和“长征二号”运载火箭的研制生产完成,经主持中央军委日常工作的叶剑英副主席批准,于9月12日运抵酒泉卫星发射中心准备发射。
11月5日午后,戈壁滩上寒风阵阵,发射程序进入“一分钟准备”,13时,指挥员下达了“牵动”口令。这时,卫星控制台操作员突然发现星上大部分仪器断电。指挥员接到这一意外情况的报告时,离下达点火口令只剩下13秒的时间,千钧一发之际,他果断下达了“停止发射”的命令。发射场立即组织人员查找故障原因,经过排查,发现是由于卫星地面综合控制台电源容量较小,脱落插头长线电缆电压下降过大,造成星上电压不够而导致了仪器断电。找到原因后,技术人员更改了脱落插头供电方式,重新启动程序后,卫星恢复了正常。17时40分,发射场第二次启动发射程序。起飞6秒后,火箭突然出现越来越大的俯仰摆动,造成姿态失稳。飞行至20秒时,火箭安全自毁系统启动,火箭自行爆炸,残骸坠毁在发射塔东南方不到一千米的地方,试验失败了。
心急如焚的专家们赶到火箭坠毁的地方,将残骸拉回发射场进行解剖,结合对测量数据的技术分析,找到了失败的原因。火箭起飞后,由于两个元器件之间的一根导线存在暗伤,强烈的振动造成了导线短路,使俯仰通道失去稳定。
由于一根导线的纰漏而损失了一颗卫星和一枚火箭,巨大的代价使专家们一度情绪低落。叶剑英听说后作出批示:“失败是成功之母,不要颓废,要继续奋斗,再接再厉,一定要达到目的为止。”叶剑英元帅的指示使航天战线重新焕发了生机,大家从沉重的心情中解脱出来,从沮丧的情绪里平静下来,组织力量继续再干。又经过近一年的努力,卫星和火箭系统都重新拿出了质量可靠的新产品。
1975年8月20日,国防科委和七机部领导听取了卫星和火箭的情况汇报。国防科委主任张爱萍上将提出的要求是:“精心保健,确保质量,力争发射一鸣翔天。”
金秋10月,装载着重新生产的火箭和卫星的专列分别抵达酒泉。进入发射场时,试验队的人们发现发射场的显眼位置多了一条醒目的标语,上面写着“不带任何问题上天”。
上一次发射的失败是因为地面测控系统没有得到考验。为了实现“抓得住,跟得上,回得来”的目标,测控系统从9月份就开始了紧张的准备工作。到任务前夕,分布在全国的10多个测控台站都完成了设备检修、站内调试和计算程序的编制任务。从10月15日开始,又分别进行了卫星入轨段和回收段的模拟跟踪演练及4次校飞,做到了指挥员心中有数、操作手技能熟练、测控设备状态良好、通信联络畅通无阻,保证了卫星入轨段、运行段的跟踪、测轨、遥测和遥控工作的正常实施。11月15日,卫星和火箭经过总装测试后,转运到发射阵地。
11月26日清晨,发射进入了倒计时,钱学森早早地来到发射场,密切地注视着火箭的一举一动。11时30分,随着“点火”口令的下达,火箭飞离发射塔架,在空中完成了一级关机、二级点火、星箭分离等程序动作后,将卫星送入近地点173千米、远地点483千米、轨道倾角63度的预定轨道。之后,卫星绕地球一圈飞行91分钟。看到这组数据,钱学森欣慰地笑了,所有的技术指标都完全符合设计要求。
卫星入轨后,任务的主战场转到了陕西渭南的卫星测控中心。分布在秦岭山区、黄土高原、长白山下、鲁豫平原、大江两岸、南海前哨、世界屋脊、戈壁大漠的各卫星地面观测站的数百台测控设备,以锐利的“目光”密切监视和收集着卫星的运行信息,测下了每一瞬间的速度、姿态和方位。
按照任务计划,这颗卫星预计在轨道上飞行3天、运行47圈后,于11月29日返回地面。所以说,发射成功仅仅是任务的开始,“送上去,收回来”才是中央专委的要求,也是这次飞行试验的最终目标。美国的“发现者”卫星从1959年开始发射,除因火箭故障所导致的失败外,仅以入轨的卫星计算,是在经过7次失败后才得以成功回收的。我们能否在这次任务中突破卫星返回的难关,是钱学森最为关注的问题。
卫星入轨的第一天,测控中心突然收到一组“气源气压过快下降”的遥测数据。根据数据显示,靠喷气产生的反作用力来实现姿态控制的卫星,转不完3天,便会因氮气消耗殆尽而失去动力。
如何应对这一突如其来的情况,测控中心立即组织专家进行会商。大多数专家都认为,气源气压明显降低,最有可能的原因就是卫星出现了漏气,唯一的解决办法就是对卫星进行提前回收。可是,卫星刚刚运行了一天,提前两天回收,所有的任务计划都将成为泡影。也有个别专家认为,卫星未必真的有问题,有可能是遥测数据不准确,建议再观察观察。现场出现了3种意见:第一种意见是卫星立即返回,将风险降到最低;第二种意见认为卫星尚未出现异常,为了尽可能地多做些试验,在第二天返回;第三种意见坚持如果仅仅是数据不准确的话,就仍按原计划在3天后返回。3种意见各有理由,一时争执不下。
正在酒泉的钱学森闻讯后,立即乘专机赶往渭南。那是一个雪后初晴的夜晚,一下飞机,钱学森就来到指挥大厅。轨道组组长祁思禹和负责姿态控制的卫星专家杨嘉墀已等候在这里。钱学森看到他们紧张的神情,便掏出手帕,给他们轻轻地拭去额头上渗出的汗珠,边擦边故作轻松地说:“科学试验哪有一帆风顺的。国外搞卫星试验,早期回收失败也是常有的事,大家不要这么紧张。”
听到钱学森这样说,原本情绪紧张的祁思禹顿时放松下来,突然冒出了一句话:“我认为卫星不用提前回收,可以继续坚持。”
这句话像一枚炸弹,打破了已经形成的高压下的宁静,所有人的目光都投向了祁思禹,继而又转向了钱学森。
“你有什么根据?”钱学森微笑着看着祁思禹。
祁思禹把军帽摘了下来,指着自己的脑袋,一字一句地说:“就凭我这一头白发。”
大家谁也没有想到祁思禹会这样回答,因为他虽然头发白了,但其实还不到40岁。“想清楚了再说,否则出了问题可不好交代。”好心人悄悄地提醒祁思禹。
钱学森看到了这个细节,走到祁思禹身边,用善意的眼神鼓励他继续说下去。
“从气压曲线下降情况分析,后面几圈的下降有变慢的趋势,这是卫星在调整姿态时产生的现象,这种情况可以通过指令控制卫星,并使气压继续维持下去,稳定在可以接受指令控制的程度上……”祁思禹胸有成竹地说。
钱学森把目光转向了杨嘉墀,点名要听听他的意见。杨嘉墀一直低头用铅笔在纸上计算,听到钱学森叫他,才慢慢放下笔,用沉稳的语调说:“从我的计算判断,出现这一现象是因为地面温度高,空间温度低,卫星入轨后,由于冷热悬殊,气压下降的速度就会加快,但到了一定的时候,就会稳定下来。我的意见是按原计划进行。”
听完杨嘉墀和祁思禹的意见之后,钱学森没有立刻表态,而是借着冬夜泛着寒气的月光,爬上300多米高的观测山顶,陷入了深深的思索之中。这时,中央的态度已经明确,不管3天还是1天,只要卫星发出去再收回来,就是成功。按照这一要求,提前回收最为保险。但当时正处在“文化大革命”的漩涡中,国家经济实力有限,没有更多的机会发射卫星,钱学森渴望能在这一次任务中尽可能地充分试验,得到完整的数据。可如果不提前回收卫星,在当时的政治气氛下,万一出了问题又难免授人以柄,处理不当会给年轻的航天事业造成难以预料的阻力。
杨嘉墀和祁思禹的分析不是没有道理,尽管自己赞成,但为了稳妥起见,钱学森最后选择了一个折中的做法,卫星先继续维持一天,看看运行情况,第二天如有异常,再考虑提前回收。
回到指挥大厅后,钱学森拨通了向中央汇报的电话,表示卫星将按原计划返回。作出决定后,钱学森就一直守候在这里,目不转睛地盯着大屏幕。24个小时过去了,卫星没有出现异常,而且完成了大部分任务,只剩下最后一天最后一圈了。钱学森刚要松口气,意外突然又出现了。遥测数据显示:气压曲线停留在最后一圈的数值上,再也不动了。钱学森请工作人员向卫星不断发出指令,令人惊讶的是,虽然气压曲线还是没有变化,但卫星的反应却很灵敏,所有的指令都能正常执行。
卫星是否提前回收的问题再次被提了出来,专家们还是众说不一。
钱学森问祁思禹:“你的意见呢?”
祁思禹不慌不忙地说:“我认为无须提前回收,因为除了这个故障之外,其他一切正常,并没有影响卫星的运行和执行地面指令,这就说明,很可能是气压瓶的数据传导系统有故障,是它在扰乱我们。”听了祁思禹的话,钱学森征求杨嘉墀的意见,杨嘉墀表示同意,在场的专家们也都纷纷赞同。钱学森再一次研读了全部试验数据,经过反复推敲后,决定卫星按照原计划回收。
又一个不眠之夜过去了,11月29日11时,卫星在轨道上运行了整整3天,完成了全部任务,返回舱带着遥感试验资料,按计划在四川中部预定回收区域安稳着陆。
首次回收人造卫星获得成功,意味着我国已攻克了卫星变轨、再入大气层、防热和回收等技术难关,成为继美苏之后世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。这次任务《新闻公报》的大样呈送到毛泽东的案头,已双目患上严重白内障的他,坚持用放大镜一字一句地亲自审读修改,“毛泽东”这三个字,最后一次被亲笔书写在了中国尖端科技试验的新闻公报上。周恩来也收到了这份大样,但病危之中的他已拿不动笔了,请工作人员给国防科委的负责人打电话,感谢他们又为祖国立了新功!