三、“651”计划与中国第一颗人造卫星
再把时间拉回1964年。
1964年6月29日，我国自行研制的中近程导弹试射成功。钱学森觉得我国发射人造卫星的条件已初步具备，于是向国防科委提议，邀请热心卫星事业的中科院科学家赵九章等人到酒泉基地参观。10月，应国防科委邀请，中科院地球物理所所长赵九章以及方俊、钱骥等专家来到酒泉基地，参观了发射区位和跟踪观测站，并观看了中近程导弹再次发射成功、精确命中目标的实况。他们深受鼓舞，认为经过四五年的努力，发射100公斤左右的卫星完全可能。12月27日，赵九章撰写了给周总理的报告，报告详细阐述了我国发射卫星的条件已初步具备，说明发射卫星的重要意义，并建议在国庆20周年之前发射第一颗卫星。赵九章在12月下旬的全国人大三届一次会议期间将报告呈交给总理。1965年1月8日，钱学森给国防科委提交了一份题为《研制卫星打算》的报告，内容如下：
国防科委并国防工办：
自从苏联在1957年10月4日发射第一颗人造地球卫星以来，中国科学院及原第五研究院对这项新技术就有些考虑，但未作为研制任务，现在看来：
一、重量在100公斤左右的仪器卫星，有以下几种已经明确的用途：
1．测地卫星——为提高洲际导弹瞄准精度进行大地测量，补充跨大洋的地面测量。目前从已有的精度计算，洲际间距离误差可达一公里左右。利用卫星测地，可以使误差降到100米左右。
2．通信及广播卫星——利用人造卫星可以进行全球的通信，保密良好，不易受敌方干扰，也可以用卫星进行全球广播，同样不易受干扰。
3．预警卫星——对弹道式导弹的防御要靠近程的预警系统，最好能在敌人导弹发射时就用我卫星上的红外线探测器测出，发回警报，从而取得较长时间作防御及反击的准备。
4．气象卫星——利用卫星进行全球气象观测，具有有效观测范围广、准确度高的优点，也可以及早发现大风暴。而且这种观测可以由我自主，不靠国际合作。
5．导航卫星——由卫星上发出无线电信标，舰艇可以利用信标的多普勒频移来测量自己的位置，可以把位置误差降到160米，是由潜艇发射弹道式导弹必须的措施。
6．侦察卫星——利用卫星在大范围进行重点侦察。
二、重量更大的载人卫星在国际上的应用，现在虽然还不十分明确，但是帝国主义者总要把空间飞行器用到武装侵略上去，因此也得做准备，必要时用载人卫星来反击敌人的空间武器。
三、现在我部弹道式导弹已有一定的基础，东风三号进一步发展，即能发射100公斤左右重的仪器卫星，而现在计划中的洲际弹道式导弹也有发射载人卫星的可能。但这些工作是复杂艰巨的，必须开展有关的研究，研制工作才能到时拿出东西。
四、因此建议科委早日主持制订我国人造卫星的研制计划，列入国家任务，促进这项重大的国防科学技术的发展。
特此报告，请审定。
钱学森
1965年1月8日
1965年4月29日，国防科委根据中科院和七机部等各方面意见，出台了《关于研制发射人造卫星的方案报告》，并正式呈报中央专委。其中明确：卫星本体由中国科学院负责研制；运载火箭由七机部负责研制。5月4日，周总理主持中央专委第12次会议批准了这个报告，并将该任务列入国家计划。中科院在张劲夫主持下很快制定了《关于发展我国人造卫星的规划方案建议》。
1965年8月9日和10日，周总理主持中央专委第13次会议，原则上同意中国科学院的规划建议。中科院将这项工程的代号命名为“651”。10月，中科院成立了“651”办公室。（后来一般将1965年10月作为“651”工程的正式运行启动时间。）国防科委委托中科院召开一次会议落实第一颗人造卫星的设计方案，这次会议被定名为“651”会议。1966年1月中科院正式组建卫星设计院，代号“651”设计院，杨刚毅任党委书记，赵九章任院长。
在七机部，钱学森指示：七机部八院除负责运载火箭技术抓总和火箭末级设计外，还要对返回式卫星和飞船积极进行调研。
1966年5月31日，经国防科委、中科院和七机部的领导罗舜初、张劲夫、裴丽生、王秉璋、钱学森等共同商定，同意将第一颗人造卫星命名为“东方红一号”，将运载火箭命名为“长征一号”，计划于1970年发射。鉴于介绍卫星本体的文章已经很多，本文只简要介绍我曾参与工作的“长征一号”运载火箭及其发射轨道，还有地面测控站点等情况。
长征一号运载火箭的总体设计分为两个阶段：第一阶段从1965年11月到1967年10月，由七机部八院负责，一些具体工作由八院卫星总体室七室完成。第二阶段从1967年11月到1970年4月，由七机部一院负责。
1965年11月，八院正式接手“长征一号”（代号CZ-1）的任务后，遵照钱学森在进修班上对我们要充分借鉴弹道导弹技术的指教，我们先了解弹道导弹当时的发展状况。当时，我国中程导弹已取得突破（1966年12月26日首发基本成功）。在此之前，1965年3月，中央专委第十一次会议已批准中远程导弹（也就是大家熟悉的“东风四号”代号DF-4）正式立项。DF-4是我国研制的第一种液体二级导弹，第二级导弹需要高空点火。显然，将这个二级导弹稍加修改，再装上固体火箭第三级就可以发射卫星了。于是，我们搭上了这班“顺风车”。从此，CZ-1与DF-4的总体设计大体上同步进行。第三级的设计需要从头做起。1966年我参与了CZ-1第三级固体火箭的设计计算工作，由七机部四院负责加工。八院七室一部分人员参与第三级设计，大部分力量仍然做回收式卫星的调研工作。
受我国北部边界限制，起初考虑在酒泉基地的发射方向是东偏北10度，第一级火箭工作完毕后壳体落在内蒙古，第二级的落在太平洋，第三级随卫星一起进入轨道。这样，轨道倾角是42度，欧洲、北美有许多人看不到。周总理从扩大国际影响考虑，提出要增大轨道倾角。中科院数学所从事轨道研究的刘易成等经过计算，提出把发射方向改为东偏南70度就可以解决这个问题。经讨论，于1966年4月决定采取这个方案。方向改变后，卫星重量略有减少，第一级壳体落在甘肃省人烟稀少的地区，第二级壳体坠入南中国海，第三级在广西上空随卫星一起入轨。发射轨道确定后，就要建设相应的地面测控系统，以保证发射过程的实时监测。
1957到1958年，紫金山天文台在北京、南京、长春、广州、武汉、陕西等地建立了20多个观测站。新的任务归国防科委试验基地负责，由第六试验部实施。1967年开始，国家抽调大批从事过发射、测控、无线电和计算机工作的人员聚集到渭南开始建设工作。第六试验部决定，首期工程是要适应“东方红一号”卫星的测控要求，建设4大、3小共7个站。控制计算中心先暂时放在发射场，然后再搬到渭南。雷达站设在湘西（入轨点）；新疆站测卫星第二圈轨道数据；广西站和新疆站安装比相干涉仪。1967年底到1970年初，首批观测站建成。此后进一步完成后续任务。
1967年11月，鉴于八院的现况，钱学森决定：CZ-1的总体设计转由一院负责。他身为七机部负责科技工作的副部长兼（新）五院院长，在研究所、实验室、加工厂、总装车间、论证会上、中央专委会上、人民大会堂、发射基地都留下身影。他还要承担风险，极力排除“文革”的干扰。这里举两个例子：
1968年2月9日，钱学森在一院召开“东风四号”导弹和“长征一号”运载火箭的动员大会。钱学森一开始讲话，就被一个“造反派”打断，“造反派”说他“是以生产压革命，阻止我们对聂荣臻的批判”。钱学森提高嗓门，严肃地说：“我今天是受毛主席、周总理的委派”来召开这次大会的。‘651’工程是毛主席亲自批准的……影响卫星上天，那就是政治问题，是对毛主席不忠。这才把那人镇住了。
1968年12月29日，首都工人、解放军毛泽东思想宣传队进驻（新）五院，首要任务是“清理阶级队伍”。总体部四百余人，就清出三百多人有各式各样的问题，孙家栋被“靠边站”。一次，在北京科仪厂卫星调度会上，钱学森听说宣传队不让孙家栋参加，怒斥：“为什么不让孙家栋来。告诉他们是我说的，今天我召开的东方红卫星调度会，孙家栋不能不参加。”宣传队找孙家栋谈话说：“你的问题正在调查，你可以去参加这次会议，卫星研制出了问题，你还是要负责的。”
钱学森就是这样在中央专委的支持和关怀下，排除重重艰难险阻，带领广大技术人员和革命职工，终于在1970年4月24日把“东方红一号”卫星送入太空，让《东方红》乐曲响彻九霄、传遍全球。
下表是世界前五个国家发射第一颗人造卫星的情况。
世界前五个国家发射第一颗人造卫星情况表
从表中可以看出，我国卫星的质量比其他四国卫星质量的总和还要大29.8公斤。
(1) 作者孔祥言系中国科技大学教授。
(2) 1965年第四季度，原中国铁道兵第五、第七师由贵昆线逐步转入成昆铁路管区，1966年，成昆铁路进入建设高潮，施工人数高达35.97万余人，1970年7月1日成昆铁路全线通车。西昌航天发射中心在1982年建成，1984年4月8日实现处女航，将我国第一颗静止轨道试验通信卫星送上东经125度的赤道上空。