东方红50年 | “东方红一号”卫星星载单频超短波多普勒信标机的研制

　　作者：马芳烈 中国科学院国家空间科学中心退休职工 

　　当我看到向世界发布我国第一颗卫星的轨道参数和预报了卫星途经大城市的时刻，这一刻，我悬着的心终于落地了。这说明我们研制的单频超短波多普勒测速定轨系统成功了，完成了任务。当卫星经过北京上空时，我也和大家一样仰望这颗多么鼓舞全国人民斗志的卫星啊，过去为它付出的努力值了。这是对自己最好的奖励，这一晃50年过去了，今天的中国已步入了世界航天大国并向航天强国迈进。     

　　1958年，毛主席提出“我们也要搞人造卫星”，开启了我国人造卫星的研制之路，经过筹备、预研、火箭高空探测之后。1965年国家为我国第一颗卫星研制正式立项，中科院成立了“651”设计院（卫星设计院），同年10月在卫星论证中明确了这是一颗政治卫星，对卫星要求做到：上的去、抓得住、听得到和看得见的四项要求。在研制期间更有周总理的指示，要我们做到稳妥可靠、万无一失、一次成功的要求。这些是指导我们研制工作方向与追求的目标。1966年初，当我室接受单频超短波多普勒测速定轨系统研制时，我室已在室主任周炜的领导下，于1965年完成了短波电离层色散干涉仪的研制，它包括箭载发射机和地面接收设备，并通过了T7火箭探空考验，信号成功跟踪到火箭最高点100公里高度，这就为接受卫星跟踪任务奠定了基础。当时六室设有发射机组，他们专为研制箭载发射机，有接收机组和脉冲技术组专为地面接收设备研制。这三个组就成为研制“东一”卫星超短波多普勒测速定轨系统的技术基础和研制人员的来源。发射组人员承担了研制星载202兆赫信标机的任务，接收组人员承担了地面跟踪接收202兆赫卫星信标的任务，脉冲技术组人员承担了接收机数据实时传输的任务。当年得以提出用多普勒测速定轨方案，来实现卫星抓得住的任务，周炜是第一人，功不可没，而且全室也为此做好了技术储备，再加上“651”总体组织各方人员经过精确的模拟计算也进一步确定此方案可行，我所潘厚仁参加了这一项工作。最终被确定为实现卫星抓得住的主要方案，并认为该系统造价较低，设备轻简，能实现全天候观测的优点，且已有很好的技术基础，研制进度可以得到保障。 

　　随着上述研制任务的下达，六室马上开展了对202兆赫超短波多普勒星载信标机的方案编写与论证和对地面跟踪此信标锁相接收机的方案论证。为了加强这方面力量，由一室抽调宫维枢参加信标机的方案论证，还参加了下厂研制。抽调徐志衡参加地面接收设备方案论证和研制的早期工作。我承担了星载信标机研制工作，所以下面主要回顾202兆赫星载信标机的研制工作情况。 

　　该信标机总体给出的主要指标是：发射频率标称202兆赫，频率稳定度每20分钟卫星温度变化2°的条件下优于5×10-9，发射功率为250毫瓦，最低不能低于200毫瓦。同时要体积小，重量轻，耗功小，最后我们提供正式产品，整机重1560克，功耗3.4瓦，频率稳定度和发射功率都满足了总体的要求。为了这一任务从1966年方案论证开始至1969年9月交付星上正式产品止，共研制生产了五个阶段的机器，它分别为： 

　　1、1967年6月完成两套实验室初样（下厂用样机）。 

　　2、1967年12月完成三套下厂后第一批初样。 

　　3、1968年2月完成五套下厂后第二批的试样。 

　　4、1968年7月完成七套下厂后第三批生产样机。 

　　5、1969年8月完成九套下厂后第四批次的正式产品选出其中五套产品供“东一”卫星正式发射用。 

　　总共历时两年三个月，共分五个研制阶段，完成了共26套不同阶段的产品，满足总体各阶段的测试实验，最终保证了稳妥可靠，万无一失，一次成功的要求。提供五套产品中，一套用于“东一”卫星，另一套时隔一年后，用于“实践一号”科学卫星上，都完成了任务。这是大家努力付出的结果，也是全国支持的结果，信标机研制自1967年5月至1969年8月完成研制生产任务，一直在中科院北京科研厂（925厂）下厂开展工作，工厂派程建兆、田广泽、张佩芝、沙庆云等技术人员和工人师傅参加这一项工作，这一工作除得到所内支持外，也得到厂方的支持，使这一任务在厂内得以较正常进行。参加这一研制下厂人员先后有多人，他们是宫维枢、陈汝煌、马芳烈、何国杰、郑震藩、林宇威、林敬炎、张学云、郑曼黎、蒋和荣、张志业、朱楚昭、张坤和参加先期工作有赵春庭、张积鑫、杨应生等。下厂小组组长陈汝煌，副组长宫维枢、马芳烈。宫维枢负责信标机的倍频、发射机，我负责信标机的高精密恒温晶体震荡器部件，何国杰负责晶振电路设计与调试，陈汝煌负责结构与厂方联系加工，宫维枢于1968年8月离组回所，此时下厂小组已完成最后一批次生产样机，后来陈汝煌在完成正样后也离组回所，最后由我一直负责到交付正样产品完成任务为止。 

　　202兆赫超短波多普勒星载信标机几个设计特点： 

　　1、 精密恒温主振 

　　主振晶体采用二院计量站的可用于导弹上的抗震石英晶体，标称频率为5.05兆赫，除它置恒温槽内的恒温条件外，其电路在槽外温度变化较大，一律采用低温系数的元件，为了减小加速度变化对其频率影响，专门做了模拟实验，找出对晶体安装的方位要求，保证卫星入轨前后自转速度的变化所带来的对频率影响到最小。精密恒温槽结构采用高真空玻璃杜瓦瓶单层恒温槽结构，这样它能起到双层恒温槽的效果，但其体积小，重量轻，耗功小。为保证其力学性能进行了冲击、振动等考验性试验。为了使槽内温度波动小，采用了热敏电阻直流连续控制方案。 

　　2、倍频发射机 

　　来自主振5.05兆赫的信号的输入先经三级两倍频电路到达40.4兆赫，再用由半导体所刚研制成的阶跃二级一次五倍频至202兆赫，发射功率达250毫瓦左右。宫维枢提出该方案并研制成功，使发射机的电路简洁，耗功小，频谱也达到总体要求。 

　　研制中的几个关键问题： 

　　1、敢做敢当，没有退路，只有沉下心来踏实完成任务。接受任务时，先是很振奋，但也有担心，任务重，时间紧，上级会不会还安排其他单位并头进行研制，后来得知，这一任务只安排给我们一家，这说明上级信任我们能完成任务，这就断了退路，有的同志说这一生能承担完成全国重大任务也就值了，因而再困难大家也能认真去克服。         

　　2、认真两字，牢记心上。上星的机器与地面设备不同，一旦上去出现故障就没法维修，因而是一锤子买卖，在地面必须把可靠性工作做足，到时候哪怕一个螺丝，一个焊点，一根导线出了问题也可能造成全功尽弃。那时再好的仪器，其他再好的指标都等于零，甚至会影响到整星成败。所以我们在正样产品出厂前，提倡自找麻烦，寻找质量隐患，问题解决在上天之前，做到心中有底，这样才能满足周总理对我们的稳妥可靠，万无一失，一次成功的要求。 

　　3、大局观念 

　　这个任务是在全国大力支持下进行的，它代表着国家的力量，而研制的部件对卫星总体工程来说是其中不可缺少的一部分，所以在研制过程中不能因我们拖总体后腿，我们只能按卫星总体试验的要求按时提供各阶段的实验机器，我们做到了这一点，直到按时把它送上天。 

　　经过全国支持，大家的努力，终于完成了这个国家任务，事后这个单频超短波多普勒测速定轨系统（包括星上和地面）研制集体获得集体二等功，在全国科学大会上也获得了大会奖，1985年还是国家科技进步特等奖的覆盖项目之一，这些都表明了国家对这一研制工作成绩的认可。其实在研制过程中只有如何更好的去完成任务，根本不去想以后奖励什么的。卫星能按时上天并正常工作，就是对我们最好的奖励。当然我所的两弹一星全国功勋赵九章先生和钱骥先生值得我们和全国人民所仰视和尊敬的。在庆祝我国第一颗卫星上天五十周年之际，应该记住他们做出的贡献。 

　　祝我国的航天之路越走越宽广，实现航天强国之梦。