1957年10月4日苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星，震动了全世界，中国科学家也为之欢欣鼓舞。1957年10月13日，中国科学院召开了座谈会，会上赵九章和钱学森等著名科学家提出我国要搞人造卫星的意见和建议。此后，赵九章接连应邀发表讲话，作报告、写文章，积极宣传发射人造卫星的重要性和深远意义，同时开始了调研工作，酝酿我国的卫星研究计划。
1958年5月17日，毛泽东主席在中共中央八大二次会议上指出：“我们也要搞人造卫星。”会后，聂荣臻副总理责成中国科学院张劲夫和国防部五院王诤制订独立的空间技术体系规划。8月，张劲夫召集钱学森、赵九章等专家拟订我国人造卫星发展规划设想草案，成立了“中国科学院581组”，由钱学森任组长，赵九章任副组长，另一位副组长是卫一清。专门研究我国的人造卫星问题，并把这一任务的代号定为“581任务”。
我国第一颗人造卫星的研制过程大致可以划分为四个阶段。
（1）1958年、1959年酝酿、启动
581组成立后，赵九章主持成立技术组，定期召开会议，邀请院内外专家参加，根据各自的专长，对我国人造卫星工作提出了许多科学建议和问题。经过反复讨论，综合分析，由赵九章负责提出总的方案。当时确定“581任务”的规划设想：第一步发射探空火箭，箭头分高空物理和生物两种类型；第二步发射一、二百公斤重的人造卫星；第三步发射几吨重的人造卫星。由“581”组协调和组织全院的卫星和火箭探空任务，并成立“581”组办公室，负责对外联系和协调，由赵九章负责，具体业务联系由钱骥、周炜协助。1958年10月陆续成立了：总体组，由杨俊文负责；电子学组，由周炜、孙传礼负责；空间光辐射组，由胡仁超负责；遥测组，由蔡君勇负责；结构组，由田千里负责；雷达定位组，由周同灏、庞启鸿负责；环境模拟组，由金立肇负责；高空大气组，由余海仁负责。中科院同时计划成立三个设计院：第一设计院负责卫星、火箭总体，由力学所筹建成立101设计院，后迁至上海更名为中国科学院上海机电设计院；第二设计院负责测控系统，由自动化所筹建；第三设计院负责探测仪器和高空物理，由地球物理所筹建（后两个设计院未建成）。经各个所努力苦干，1958年国庆期间开幕的中国科学院自然科学跃进成果展览会上，展出了两种探空火箭箭头模型，毛泽东等党和国家领导人前来参观。11月，中央同意以中科院为主搞人造卫星，并拨专款2亿元人民币，正式启动了我国人造卫星工作。1958年10月由赵九章为团长，成员有卫一清、钱骥、杨嘉墀等人参加的中国科学院高空大气物理代表团赴苏联进行了近70天的访问，主要目的是考察卫星工作。由于苏方保密的原因，主要关键技术部分没有看到。回国后赵九章与代表团认真做了总结，深深地认识到发射人造卫星应立足国内，走自力更生的道路，靠外援是不可能的，要靠自己国家有强大的工业基础和较高的科技水平。我国空间探测事业要由小到大，由低到高，由初级到高级逐步发展，根据当时国内情况，我们发射卫星的条件尚未具备，应先从火箭探空搞起。赵九章与卫一清、钱骥商量后，提出了五项工作：“以火箭探空练兵，高空物理探测打基础，不断探索卫星发展方向，筹建空间环境模拟实验室，研究地面跟踪接收设备。”
（2）1959年至1965年4月预先研究、研制工作部分展开
1959年起，着手落实火箭探空任务。5月3日，钱学森、赵九章召集会议，研究了“和平1号”空间物理探空火箭方案。商定有效载荷除气象参数测量外，还要开展高空电子，离子浓度，微流星粒子，太阳X光和真空紫外、磁场及宇宙线等探测研究。10月开始探空火箭箭头研制工作。1960年6月初，地球所，自动化所研制的2套箭头仪器运往上海机电设计院装配，6日下旬第一个箭头运到安徽誓节渡火箭试验场，7月1日正式发射，因液体火箭发动机在发射架内爆炸而失败。此火箭系统叫T7火箭。1960年9月13日，上海机电设计院在杨南生、王希季领导下研制成功的T7型火箭发射升空，后改进为T7A型，1960年至1965年共发射试验20多发，取得60公里以下气象数据，还进行了电离层，宇宙线，生物等项实验，为日后的卫星研制打下了良好基础。
1959年到1964年建立了总体研究室，中高层大气探测研究室、电离层研究室、遥测遥控跟踪定位研究室、空间光辐射室验室、空间磁场研究室和空间环境模拟实验室等，人员从1958年的几十个人发展到1964年的400多人，为我国的卫星科学与技术进行了大量的预研工作。
1964年10月，赵九章应国防科委邀请，去甘肃酒泉基地参观，回京后一直思考如何向中央反映自己的建议，经过20多天，几易其稿于1964年12月27日趁全国人大会议期间将报告呈周恩来总理，建议国家正式立项，尽快制订发射卫星计划。他的这封信高瞻远瞩，又结合实际，论据充分、说理清晰，体现了一位科学家的真知灼见，受到周总理的重视，周总理很快就批转聂荣臻副总理组织有关人员研究论证。1965年1月钱学森又给聂荣臻写信，要求把卫星立项。1965年3月11日秦力生受中科院领导委托主持卫星规划座谈会，形成了中科院推动卫星研制的一套比较完整的设想。
1965年4月10日国防科委在旃檀寺1号召开会议，到会的有张劲夫、张震寰、钱学森、赵九章、钱骥、四机部十院院长及国防科委机关的领导。会议由国防科委副主任罗舜初主持，讨论我国人造卫星计划。会后，1965年4月29日，国防科委提出1970年?1971年发射我国第一颗人造卫星的报告，明确卫星本体由中科院负责研制，运载火箭由七机部负责研制，地面观测跟踪、遥测系统以四机部为主，中科院配合研制。这个报告经中央专委12次会议批准，并责成国防科委组织协调。
（3）1965年5月至1968年2月，国家正式立项，研制工作全面展开
1965年5月中央专委批准发射我国第一颗人造卫星报告后，1965年5月31日中科院新技术局要求6月10日拿出我国第一颗人造卫星的方案设想和卫星系列规划设想。由于赵九章、钱骥领导的地球所二部已经有了7年的预研准备，又有各个所的密切配合，10天内如期完成了这样两件大事，中科院对此组织了多次方案研讨，于7月1日向中央上报了“关于发展我国人造卫星工作的规划方案建议”，经中央专委第13次会议原则同意后，于8月下旬，裴丽生副院长召开有关各所领导会传达中央精神，决定成立三个组：领导小组由谷羽任组长，杨刚毅、赵九章任副组长；总体设计组由赵九章任组长，郭永怀、王大珩任副组长；办公室由陆绶观任主任。为了保密，中科院给这项任务起了个代号，考虑到周总理对赵九章信的批示时间为1965年1月，中科院将此任务作为1965年第1号任务，故代号为“651”。
1965年10月20日至11月30日受国防科委委托由中国科学院主持召开了著名的651会议，参加会议的有中科院、七机部、四机部及有关的13个研究所的代表。国防科委、国防工办等有关部委领导机关的代表共120余人。这次会议确定了总体方案、本体方案、运载工具方案和地面观测系统方案等，对发射人造卫星的复杂技术问题做了系统的阐明，提出了一批关键性技术问题，说明了有利条件和困难及一些薄弱环节。建议第一颗卫星命名为“东方红一号”。播放“东方红”音乐以代替卫星的无线电呼号，1970年发射，要“上得去、抓得住、听得到、看到见”。
“651会议”结束后，中科院立即组建卫星设计院，对外名称为中科院科学仪器设计院，即651设计院，由赵九章担任院长，杨刚毅担任党委书记，钱骥为技术负责人，同时酝酿组建701工程处，负责地面跟踪设备研制和跟踪系统建设。651设计院在赵九章、钱骥主持下，根据651会议精神，全面开展“东方红一号”卫星的方案设计，拟定各分系统的设计指标，组织协调分系统设计和研制工作。地面跟踪系统以及测轨定轨、通信手段的落实也是651设计院和701工程处的头项大事。1966年开始，根据651任务的需要，武汉测量与地球物理所等单位精确测定了卫星发射场和欲建地面跟踪台站的地心坐标。1966年1月651设计院总体设计组，紫金山天文台和数学所有关人员专攻卫星轨道计算问题，赵九章在审阅计算结果后，确定了采用周炜提出用多普勒系统跟踪测轨方案。1968年2月前，中科院已完成了我国第一颗卫星的模样星、结构星、电性星、温控星的研制，总的说卫星的初样星已基本完成，并进行了联试，也为正样星打好了基础。
（4）1968年2月至1970年4月，体制调整、方案复审、发射成功
我国第一颗人造卫星的前三个阶段是在中科院党组领导下进行的，总体负责人是赵九章、钱骥。第四阶段是在文革浩劫中，中科院党组被夺权，1968年2月又进行体制调整，中科院所属的有关卫星工作的研究所、工厂5000多人，包括仪器设备、房屋全面归国防科委，加上国防科研有关单位组建成第五研究院（即空间技术研究院），这一阶段的总体负责人是钱学森、孙家栋，此时赵九章、钱骥已靠边审查批斗。1968年10月赵九章被迫害致死。体制调整后，进行方案复审，初样星继续联试，改进完善后完成正样星，1970年4月24日发射成功，发射成功的正样星和初样星基本一致。前3个阶段中除研制我国第一颗人造卫星工作外，还对发展我国卫星系列进行的规划进行研究。1966年5月提出先以科学实验卫星开始打基础，再发展返回式对地观测、通讯、气象、导航等应用卫星和飞船。对发展我国应用卫星具有关键意义的科学项目提出了及早安排的建议。这些都对我国卫星系列的发展具有长远的指导作用。1966年还对返回式对地观测卫星进行了论证，对几项关键科技项目作了安排，如专用相机、专用胶片、卫星头部防热、回收技术等。
回顾我国第一颗人造卫星研制历程，值得自豪的事情很多。着重提两点：一是全靠自力更生，不仅科学技术设计、仪器设备研制、生产加工全是中国人自己干的，而卫星上所有材料、仪器全部国产的，连一个元器件都没有用境外产品。二是卫星发射时间完全实现了1965年第一颗人造卫星论证会上预计1970年发射的要求，这说明预研工作和各项技术工作都做得比较扎实，计划制订比较科学，组织管理比较得力。也充分发扬了无私奉献、艰苦奋斗、大力协同的精神。
