東方紅二號：從“無”到“有”的跨越

文/ 張國航

▲ 東方紅二號衛星由長征三號火箭發射升空

東方紅二號通信衛星是中國的第一種通信衛星，主要用于國內通信，分試驗型和實用型。

經歷9年艱苦奮斗，東方紅二號衛星于1984年4月8日發射成功，4月16日定點于東經125度赤道上空，5月15日完成在軌測試，性能良好，正式交付使用。至此，我國成為繼美國、蘇聯、歐空局和日本之后世界上第五個掌握研制和發射靜止軌道衛星的國家（組織）。

東方紅二號衛星的研制發射，實現了中國通信衛星從“無”到“有”的跨越，開創了中國衛星為社會主義現代化建設事業服務的新篇章，為中國通信衛星做大做強、走向世界打下基礎。

千呼萬喚始出來

衛星通信較地面明線、海底電纜、光纜、中長短波、微波中繼等通信有明顯的優勢，具有傳播距離遠（可達1萬多公里），不受高山、沙漠和海洋限制，可實現大面積廣播，通信容量大，信息傳輸質量好，不像短波那樣受電離層變化影響，不易受地面戰爭破壞，成本較低等優點，因此發展衛星通信意義重大。當今世界，很多國家都在發展衛星通信，幾乎各國也都在使用衛星通信。

在中國第一顆人造衛星“東方紅一號”發射成功后不久，中國人民解放軍通信兵部為了改變中國通信技術落后的面貌，就提出了利用通信衛星實現對包括邊遠省區在內的全國覆蓋、完成電視傳播、完成中央人民廣播電臺的對內對外廣播節目傳送、完成潛艇和遠洋測量船通信以及國內邊遠省區的軍事通信等任務。

1970年6月和11月，中國空間技術研究院分別召開了“706會議”和“119會議”，研究了東方紅二號通信衛星總體方案的初步設想。通過分析國外衛星通信發展狀況、分析不同軌道衛星通信方案，大家提出要避免重復國外的老路，充分吸取國外的經驗，建議選用對地球表面相對靜止的靜止軌道通信衛星方案，直接研制技術難度大、實用價值高的地球靜止軌道通信衛星，并以當時代表世界先進水平的地球靜止軌道國際通信衛星-III方案作為主要參考。按照這種設計，我們要跨過中低軌道通信衛星階段，直接發射靜止軌道衛星，實現“一步走”。盡管我國把“東方紅一號”打上了天，但這是一顆低軌道衛星；而靜止軌道衛星要求我們建立相應的衛星、火箭、發射場、測控網、通信地面站五大系統，這對我們而言都存在極大困難。

1975年3月31日，原國防科委正式立項，衛星通信工程被命名為“331工程”。

完全依靠自己的力量

在上世紀70年代，我們要搞通信衛星這樣的尖端技術，完成東方紅二號試驗通信衛星的研制發射，一沒有經驗，二沒有資料，三沒有外援，難度可想而知。

而且，不僅要完成這個型號，更重要的是要同步完成五大系統的建設。衛星要送到3.6萬公里高度的赤道上空去，這是個從來沒到過的高度，必須完成一系列技術攻關。

如衛星要充分減重，并需要具備很強的姿態控制和變軌能力等等。

當時的火箭運載能力只能打幾百公里的高度，要發射靜止軌道的通信衛星，也需要造新的能力更強的火箭。

要往赤道上空發衛星，緯度越低越好。當時的酒泉發射場緯度較高，不利于發射通信衛星，因此還要新建一個緯度較低的發射場——即現在的西昌衛星發射中心。

測控包括地面測控站、海上測控船等，都要根據“東方紅二號”這個任務來做準備。

衛星上了天，要開展衛星通信，還需要地面也有相應的衛星通信站來進行信號的接收。

“331”工程一開始，就確定了要堅持自力更生的原則，在引進國外先進技術的同時，堅持把自己的研制工作搞到底。也是在這個時期，航天系統對型號研制流程管理和規律有了更加科學的認識，明晰了衛星研制方案設計、初樣研制、正樣研制等階段，開始逐步探索建立指揮系統和設計師系統。

1975到1977年，是東方紅二號試驗通信衛星的方案設計階段。衛星姿態確定為雙自旋穩定。1976年7月15日召開的通信衛星第一期工程大總體會提出，在論證中既要考慮技術上的先進性，更要考慮可靠性，還要考慮經濟性和合理性。這為今后包括通信衛星在內的各種應用衛星的發展進一步明確了原則和方向。

1977年年初，衛星控制系統的姿態測量部件、消旋組件以及通信系統的行波管放大器等各分系統的方案樣機已經研制出來，并完成了電性能聯試，從而結束了方案階段，開始了初樣研制。之后，衛星技術問題逐步得到解決，研制經費也得到較好保證，衛星研制呈現出揚鞭催馬的好形勢。

1979年8月，第七機械工業部黨組任命劉川詩為“東方紅二號”總指揮，孫家棟為總設計師。

孫家棟上任總設計師后，立即主持制定了衛星總體技術方案，進一步明確了“兩個一步走”原則：衛星“一步”發射至同步靜止軌道，衛星研制指標“一步”達到第三代國際通信衛星的技術水平，同時把衛星通信技術試驗與實際應用結合起來一次完成。

這是一個跨越式發展的方案，與美蘇都不同。這樣做的技術難度雖然很大，但可以由試驗、試用很快轉入實用，將盡快縮小中國通信衛星在技術方面與國外發達國家的差距，較好地滿足用戶通信需求，并減少我國通信衛星網絡建設的成本費用。

1979年11月，初樣的各項大型試驗基本完成，衛星進入正樣研制階段。到1982年5月，東方紅二號試驗通信衛星完成了正檢星力學環境試驗、熱真空試驗、衛星自旋試驗以及發射場合練，先后攻克了通信轉發器和通信天線、姿態控制和測量、統一載波測控系統等方面的關鍵技術問題。1983年8月，東方紅二號試驗通信衛星0A、0B星完成出廠評審，9月同時出廠。

▲ 東方紅二號通信衛星

“這確是值得大慶大賀的事！”

第一顆試驗通信衛星定點成功后，國家有關部門開展了電視和廣播節目的傳送，進行了圖片、文字傳真和數據傳輸等多種應用。解放軍通信兵部開通了北京至烏魯木齊、拉薩、昆明三個方向的數字電話電路，大大提高了通信效果和信息傳輸的安全可靠性。中央電視臺對新疆、西藏、云南等邊遠地區傳送電視、廣播節目，初步改變了我國邊遠地區通信落后的狀態。聶榮臻在給張愛萍寫的信中說：“這確是值得大慶大賀的事！”

4月17日18時，衛星通信試驗正式開始。早已調試好的北京、南京、石家莊、昆明、烏魯木齊通信站開展了通信、廣播、彩色電視節目傳輸、報紙版型傳真和時間標準頻率播發等工作，結果表明衛星工作正常，傳輸品質良好。

▲ 1984年4月，張愛萍通過東方紅二號通信衛星，與新疆維吾爾自治區黨委第一書記王恩茂實現了北京和新疆間的第一次衛星通話

▲ 東方紅二號甲通信衛星

4月17日19時，昆明、烏魯木齊等地的市民們第一次看到了中央電視臺正在直播的《新聞聯播》，而在此之前，收看同樣的一段節目，卻要等上整整7天。

4月18日10時，張愛萍在北京通過衛星與遠在3700公里外的新疆維吾爾自治區黨委第一書記王恩茂即時通話，話音清晰，音質良好，仿若近在咫尺。

在當時，東方紅二號衛星的成功也引發了國內外媒體的報道熱潮，獲得世界廣泛關注，因為中國的通信衛星成功了！中國做到了！

這顆衛星最終運行了4年多才終止壽命。1986年2月，東方紅二號衛星又在西昌衛星發射中心進行了第三次發射，這次是實用型衛星，其發射和定點均獲成功。星上一臺轉發器行波管在上天后很快失效，但另一臺轉發器在軌工作長達4年半之久。

東方紅二號衛星除了完成邊遠省區大城市的電視傳播和15套廣播節目發送，實現北京到烏魯木齊、拉薩、昆明的軍事通信外，還開展了新華社及地震局的數字通信、水利電力部的水文調度等衛星通信業務。

坎坷的求索

在研制東方紅二號通信衛星時，研制人員已經認識到必須充分挖掘該衛星的潛能，提高它的總體性能，才能滿足當時的通信需求。為此，研制東方紅二號改進型衛星的設想在1980年提出，并從1984年4月起全面展開設計工作，5月被正式命名為“東方紅二號甲”。

東二甲衛星的研制遵循三條原則。一是充分挖掘東方紅二號衛星的潛力，提高衛星通信能力，延長衛星工作壽命。二是進一步提高整星可靠性，使衛星滿足實用要求。三是盡量保持東方紅二號衛星的技術狀態，改動的部分要經過充分論證，輔以必要的試驗。這3條原則后來成為衛星公用平臺設計思想的基礎。

與“東方紅二號”相比，東二甲衛星的通信容量增大1倍，轉發器的有效全向輻射功率提高近10倍，壽命增加一半。就總效益來說，1顆東二甲衛星相當于3顆東方紅二號衛星。

1988年3月7日，東方紅二號甲第一顆衛星成功定點于東經78.5度，用于傳送中央電視臺第一、二套節目和云南、貴州、新疆電視臺節目以及30套廣播節目。

1988年12月22日，東方紅二號甲第二顆衛星成功定點于東經110.5度，用于通信和傳送教育電視一臺、二臺的節目。

1990年2月4日，東方紅二號甲第三顆衛星成功定點于東經98度。

1991年12月28日，東方紅二號甲衛星第四次發射因運載火箭第三級提前關機，衛星只進入近地軌道。西安衛星測控中心決定用星上遠地點發動機將軌道抬高，以免衛星多次進出地影使蓄電池入不敷出而造成整星斷電。由于近地衛星過境時間很短，只能利用零星的時段在非正常情況下進行姿態測量、姿態機動和調整。一切準備就緒以后，指揮中心命令在海上航行的遠望二號測量船發送點火遙控指令，使衛星進入了大橢圓軌道，脫離了斷電的危險。而后，又在1992年5月下旬利用星上的肼系統將橢圓軌道的近地點高度從200公里提高到2000公里，使星上紅外地球敏感器在整圈都可以正常輸出信號、進而可以啟動消旋控制。

除了第四顆星發射失利外，東二甲的第一、二、三顆衛星均在軌運行正常。這3顆衛星中，除了第一顆星有1臺轉發器因為行波管放大器失效而過早停止工作外，其他轉發器的壽命均達到和超過設計壽命要求。它們共同承擔了20世紀80年代末、90年代初中國國內衛星通信的主要業務，帶來了巨大的經濟效益和社會效益。