看，东方红一号还在天上！

文 / 杨成

50年前，新中国第一代航天人在1970年的春天，发射了一颗名叫“东方红一号”的卫星，让《东方红》的乐曲响彻寰宇。

50年后，这颗卫星仍在天际运行，沿着近地点高度约430公里、远地点高度约2033公里、轨道倾角约68.4度的椭圆轨道飞行。

“中国第一星”上天，数十万人于天安门广场亲眼目睹

1970年4月24日21时35分，在酒泉卫星发射中心，搭载东方红一号卫星的长征一号运载火箭点火起飞，约10分钟后卫星进入预定轨道。不久，地面台站就收到清晰嘹亮的《东方红》乐曲。

4月25日，卫星按计划将于20时29分经过北京上空。数十万人闻讯聚集到天安门广场，在探照灯光柱的指引下，翘首望天，亲眼目睹了东方红一号卫星过境时的震撼一幕。

发射至太空的航天器，能否被人们在地面用肉眼看到和多个因素相关。中国空间技术研究院总体部研究员汪中生介绍，主要受5个方面影响，分别是轨道高低（即距离地面的远近）、个体尺寸大小、表面材料对阳光的反射特性、观测时的气象条件、观测时航天器是否处于地影内等。对高度接近、表面反射特性类似的航天器，越大越容易被看到。

▲ 2015年，东方红一号卫星过境北京记录 朱进摄

在1967年设计的东方红一号卫星的方案中，卫星在太空运行时的亮度预计为5～8等。由于人肉眼的观星极限是6等，因此，当时的科研人员在末级火箭上加了“观察伞”，希望它的亮度达到4～7等。这个跟在卫星身后直径约4米的“太空反光球”，大大增加了反射太阳光的面积。这样，地面上的人们就更容易“看得见”了。

50年后的今天，“东方红一号”还能被看到吗？

答案是肯定的。

东方红一号卫星的实际表现超出了科研人员预期。在带有“观察伞”的三子级火箭于2000年12月29日陨落后，人们仍然可以在它过境时欣赏到其风采。

生日与东方红一号卫星发射是同一天的北京天文馆名誉馆长朱进表示，由于这个特别的缘分，对其格外关注，就在“前几年还用肉眼看到过它”。

2018年的9月14日，东方红一号卫星在近地点100%被照亮时，最大亮度可达3.6等。

卫星的亮度为何在变化？北京四中天文教师叶楠解释，东方红一号卫星表面是一个72面体，初始以每分钟约120周的速度自旋，只有在与太阳角度合适的时候才能够出现闪光，所以亮度有一个变化过程。

“即使在同一天，处在不同经纬度位置的观测者看到的卫星过境亮度也可能不一样。”北京天文博物馆的张超补充说。

世界前五星今只剩二星，“东方红一号”为何50年不掉？

回顾世界上5个最先发射第一颗卫星的国家，苏联的斯普特尼克1号卫星、法国的阿斯特克斯1号卫星、日本的大隅号卫星均早已陨落，仍然在轨运行的只剩下中国的东方红一号卫星和美国的探险者一号卫星。其中，探险者一号卫星由于体积较小而很难被看到。

那么，东方红一号卫星为何能够长期在轨运行呢？这要从它的轨道说起。

在近地点高度439公里、远地点高度2384公里（发射初始数据，后有衰减）的椭圆轨道上，东方红一号卫星入轨后随即开始了周而复始的旋转，绕地球一圈大约需要110分钟。

从事月球和深空探测轨道设计工作的汪中生介绍，如果卫星的高度低于400公里，地球大气对卫星的阻力会导致卫星速度逐渐降低、高度逐渐衰减，直到进入离地面120公里以下的稠密大气层烧毁。当初东方红一号卫星的设计师希望卫星能够长期在太空飞行，所以将它的近地点高度设在大于400公里。

东方红一号卫星轨道比较高，所处位置空气非常稀薄。不过稀薄的空气还是会给卫星一定阻力，因此，“东方红一号”的轨道也略有衰减，只不过过程比较缓慢，目前它的近地点高度只比当初降低了10公里左右。一般人造卫星轨道高度降低到300公里以下时，才会比较快速地丢失高度，最终再入大气层烧毁。

曾参与长征一号运载火箭研制工作的中国运载火箭研究院的韩厚健研究员表示：“只要没有人打扰它，东方红一号卫星今后的在轨时间将超过50年。”

地面“追星”，拍摄东方红一号卫星难不难？

2019年4月，北京四中的学生任芊澍和丁恒宇参加了第二十届北京市中小学生航天科技体验与创意设计大赛，两人两张同一天拍摄的东方红一号卫星过境的照片都得了航天器摄影项目的奖项。

▲ 东方红一号过境 北京四中丁恒宇摄

为何两张主题内容相同的照片能在同一赛事中获奖？他们的指导老师叶楠介绍：“因为确实比较难拍到，而且也难拍好看。”

有多难？

2020年3月28日，同一天晚上的8点40分左右，同为北京师范大学天文系校友的叶楠和朱进，一个在延庆，一个在顺义，一个拍到了东方红一号卫星过境，一个没有拍到。

看到叶楠拍摄的东方红一号卫星飞跃北斗七星中的开阳双星照片时，学长朱进非常遗憾。他说：“今年比较好的过境只有3月和9月两次，如果错过这次机会，就得再等半年。”

第二天，抱着试试看的心态，朱进带着相机又出发了。

坚持带来了好运，东方红一号卫星在朱进相机里的20多张照片上都留下了痕迹，一道白线穿过小熊座，经过天权下面一点又穿过北斗七星！

其实，此前一直关注东方红一号卫星的朱进，已经多次成功拍摄到了卫星过境的照片。作为《天文爱好者》的主编，他认为，“对人造航天器的观测和拍摄，是天文爱好者一个非常好的入门方式和机会”。未来，中国空间站建成后，将成为一颗“我们站在自家阳台上，抬头即可见的星”。

根据中科院院士谢光选的记录，1970年4月3日，在东方红一号卫星升空前，专家们曾向周恩来总理报告：卫星将“存在轨道上约16年”。如今，超长的在轨时间给了所有关注中国航天事业、热爱天文观测的人更多的机会去了解它。

中国航天技术水平发展到今天，已经积累了非常强的空间探索能力，因此，无论是航天圈还是天文圈，很多人都有一个期待——能否送一个伙伴去代大家看看这位遥望了故乡50年的老朋友呢？

▲ 2020年3月29日，朱进拍摄照片的全景图

▲ 2020年3月29日，朱进拍摄照片的局部图

▲ “东方红一号”过境 北京四中任芊澍摄