韩厚健 /文
“长征一号”运载火箭(代号CZ-l)是为发射我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”而研制的。整个研制工作于一九六五年全面铺开。参加研究、设计、生产和试验的单位有500 多个,成千上万的科技人员、工人、干部和解放军指战员,都为能亲身参加这光荣的工作而自豪。
但是,正当研制工作进入关键阶段,文化大革命开始了,科研生产试验受到干扰.有时甚至被迫中断。周恩来总理特别关心“长征一号”的进展情况,多次听取汇报.具体指导工作,并在关键时刻,采取许多果断措施。广大研制人员,克服了一个个困难,排除了一次次干扰,使研制工作在动乱中继续取得进展,实现了预定的目标。
一九七〇年四月二十四日,“长征一号”首次发射我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”,一举成功。一九七一年三月三日,又成功地发射了“实践一号”科学实验卫星。至此,我国拥有了可将300 公斤重的卫星,射入倾角为70 度、高度为440 公里圆轨道的运载能力。
要把人造卫星等空间飞行器送入预定的轨道,首先要有强大的动力,达到相应的宇宙速度。因此,研制有强大推动力的运载火箭,是独立发展空间技术的首要条件。使一个物体成为绕地球旋转的卫星,需要具备两个条件:一是飞出稠密大气层,二是使它达到每秒约7.9公里的第一宇宙速度。我国二十世纪六十年代所发射的各种火箭,都是单级火箭,虽然飞出了稠密大气层,但还未达到第一宇宙速度,不能成为卫星的运载工具。因此,发射卫星需要多级火箭,每级各飞一程,逐级加速,最后使火箭末级上装载的卫星进入预定轨道。
在单级火箭的基础上研制多级火箭,就要解决各级火箭之间、火箭与卫星之间的连接与分离技术问题。在充分利用第一级火箭所提供的能量以后,必须及时把它的壳体及有关部件抛掉,以减少运载这些“废重”的能量消耗。当第二级、第三级火箭点火时,火箭已飞上高空,这就要解决如何保证点火可靠并获取最好的高空特性。由于多级火箭要解决两级分离和细长比加大的问题,对控制系统提出了更高的要求。搞得不好,可能导致飞行失稳、甚至结构破坏。此外,保证卫星进入预定轨道的制导精度,也是能否成功发射人造卫星的关键技术。诸如此类的新问题,涉及多个学科和工程领域,提出了一系列新材料、新工艺和新的研究、设计课题。设计师们要想实现自己预想的目的,不能不充分估计到这些难点,以便寻找一种既先进可靠,又切实可行的总体方案,并为实现这个方案去攻克一个个难关。
一九六五年十月,在总体方案论证时,确定第一颗人造地球卫星首先要做到能成功地飞上去,进入轨道,运转起来:地面测量系统能“抓得住、跟得上”,在地面能“看得见,听得到”。同时,还确定这颗卫星重约l00 公斤,直径为l 米。“长征一号”运载火箭,除发射这颗卫星以外,还应该具备发射一系列科学探测卫星和应用卫星的能力,成为整个运载火箭系列中发射中、小型卫星的运载工具。
“长征一号”总体设计工作开始由第七机械工业部第八设计院负责,一九六七年十一月,改由运载火箭研究院负责。
向周总理汇报用的长征一号总图(已经解密)
“长征一号”是一枚三级火箭,一、二级是两级液体燃料火箭,第三级采用固体燃料火箭发动机。火箭起飞重量81.5 吨,起飞推力104 吨,箭长29.46米,最大直径2.25 米。火箭的一、二级及其控制系统是在我国自行研制的中远程火箭的基础上稍加修改而成的。这样,不仅运载能力满足要求,成功的把握性大,而且可以节省大量的研制经费,同时还可以满足一九七零年发射卫星的进度要求。第三级固体燃料火箭发动机是新研制的。二、三级用转接锥壳相连。第三级与第二级完全分离以后,起旋火箭点火,使第三级在空中自由地起旋。整流罩采用水平抛脱。三级上装有飞行遥测系统、外弹道测量系统的仪器。卫星和卫星分离弹射器,都装在新增加的仪器支架上。
为了充分利用地球自转的能量来提高有效载荷(卫星)的重量,最初选择的发射方向接近正东(偏北l0度)。火箭第一级工作完毕之后坠落在内蒙古,第二级工作完毕后坠入太平洋,第三级则在东北地区上空点火,和卫星一起进入轨道。这样,卫星的轨道面倾角只有42度,卫星在地球上投影的轨迹只能扫过中、低纬度地区,欧洲、北美许多国家和地区都看不见。一九六六年四月决定把倾角提高到70 度左右,发射方位改为东偏南70度。这样,卫星的重量虽然有所减少(倾角越大,利用地球自转的能量越小,运载能力相应地减小),但能使全球有人居住的地方几乎都可以看到我国第一颗卫星。沿着这条航道,火箭的第一级工作完毕后坠入甘肃省,第二级工作完毕后坠入南中国海,第三级则在广西西北部和卫星一起进入轨道。
其特点是:在第一、二级发动机工作结束后作结束后、第三级发动机点火之前,火箭要飞过一段很长的无动力滑行段。这样既可以增加入轨高度,又可以节省能量。为此,在火箭第二级上增加了滑行段姿态控制系统,控制处在失重状态并有剩余液体推进剂的火箭。
“长征一号”火箭飞行程序图
目标明确了,也有了实现这个目标的总体规划和总体方案,怎样才能保证这个目标和方案如期实现呢?
首先要解决的是新材料、新器件和特种加工工艺问题,这是实现设计方案的基础。为了减轻火箭的结构重量,提高运载能力,“长征一号”除了大量使用比强度高的铝镁合金外,还使用了钛合金、玻璃钢、高强度钢等新材料。冶金工业部、化学工业部、建筑材料工业部等所属的有关厂家,调集了优秀的骨干队伍,动用最好的设备,在短短的两、三年里,提供了各种品种规格、性能优良的新材料。
电子元器件的先进性和可靠性,对于火箭飞行控制系统和测量系统的成败起着决定性的影响。为了适应“长征一号”和整个航天事业的需要,第四机械工业部专门确定了一部分设计生产力量强、设备好的厂所和第七机械工业部所属专业厂一起,开展了电子技术攻关。新研制投产的各种品种规格的电子元件、半导体器件、电子测量设备,为实现“长征一号”电气系统的全晶体管化和系统小型化创造了条件。
为研制性能好的火箭,在“长征一号”上广泛采用新的加工工艺。通过设计、工艺人员和工人三结合攻关,在火箭结构和发动机生产中,采用了爆炸成型、钨极脉冲氩弧焊、单面氩(氦)弧焊、超薄板氩弧焊、真空电子束焊、超声波点焊、爆炸焊、微束等离子焊、等离子高温喷涂、等离子切割、强力旋压、化学铣切、不锈钢波纹管变薄拉伸、高精度检漏、玻璃钢成型等新工艺。在控制系统惯性器件生产中,广泛地采用了旨在提高加工精度的方法,如光栅加工、金刚石切削、刃磨工艺等;在仪器仪表和部分插头座中,还普遍采用了硅胶灌封工艺等。
这些扎实的基础攻关工作,为我国依靠自己的力量研制出“长征一号”创造了条件,同时也推动了我国有关加工制造行业的技术进步和改进。
“长征一号”的研制工作共进行了四年多时间。为完成预期任务,在全国有关科研、生产单位的大力协同之下,在解决新材料、新工艺的基础上,总体和各分系统都采用了许多新技术。其中,有些项目接近或达到了二十世纪六十年代的国际水平。
“长征一号”第一、二级使用的是液体燃料火箭发动机。第一级发动机代号YF-2,是四机并联的百吨级推力发动机。第二级发动机代号YF-3,是在高空工作的发动机。它们都是由液体火箭发动机研究所设计,运载火箭总装厂生产的。
YF- 2 液体火箭发动机(左)、YF- 3 液体火箭发动机(右)
在专家任新民所长和液体火箭发动机研究所的马作新、张贵田等领导下研制了这两种发动机。这两种发动机不仅使“长征一号”获得可靠的动力保证,而且为我国大型火箭发动机研制、设计、生产、试验奠定了基础。
YF-2 和YF-3 发动机是在中程火箭发动机的基础上改型发展而来的。其主要的技术关键,如防止发动机的不稳定燃烧,高速高性能的涡轮泵设计、四机并联技术、推力室的真空钎焊、波纹钣成型、等离子喷涂、材料的相容性研究等,在研制中程火箭时都已经解决。一些大型试验设备,如承受l00 吨推力的大型试车台、2.5 兆瓦的泵试验台,均已先后建成,为YF-2 的研制创造了条件。
YF-2 发动机是4 台自成独立系统的单机组合而成的。泵压式供应系统采用了推力室压力反馈控制的方式,获得了较高的推力精度;供应涡轮工质的燃气发生器系统使用了主推进剂,简化了发动机的结构。涡轮由火药起动器产生的燃气启动。采用了一次使用的电爆活门,工作可靠,维护使用性好,缩短了发射准备时间。
YF-3 发动机与YF-2 的单机相似,是一台接近真空条件下工作的高空发动设计师们从我国的实际出发,根据发动机的燃料和氧化剂相遇就能自燃着火的特机。从一九六五年开始研制,到一九六八年研制成功,前后不到三年。YF-3 发动机在60 公里以上的高空工作,如何保证它在空气密度、压力小于地面值的万分之三的情况下顺利点火?在地面上用什么办法测定发动机的高空特性?这是研制YF-3 发动机必须解决的两大问题。
国外为进行发动机高空点火的研究试验,专门建造了模拟高空环境的试车台。这类试车台设备庞大复杂,自动化程度高,造价昂贵,我国不能照搬这一套。通过科学分析和反复试验,为发动机创造了一个跟地面一样的点火环境,顺利地解决了这一难题。为了获得发动机的高空性能参数,专家们反复计算、论证,决定选用发动机自身排气引射抽空的实验方案。这样既简单又省钱,而且赢得了时间。这个方案的关键是设计制造一个抽空扩散试验舱。从一九六五年四月论证方案到建成,只用了l4 个月。一九六六年十一月首次试车。点火后两秒钟试验舱的压力就达到了稳定的预期值,从而获得了发动机高空性能参数。
YF-3 发动机是在接近真空条件下工作的。为了提高发动机的比推力,在YF-3 上采用玻璃钢制造的喷管延伸段。玻璃钢是一种各向异性不同的材料。用浸过树脂的玻璃布在模胎上层层缠绕、固化、加工、黏结法兰,然后再贴蜂窝、缠加强层和外层等工序而制成。这种喷管延伸段,取材易、成本低。缺点是工艺比较复杂,操作时的环境条件和操作水平对质量有很大影响。经过不断探索,终于掌握了它的设计方法和工艺技术。
为了降低玻璃钢喷管延伸段内表面温度和减小碳化层厚度,用涡轮废气对它进行冷却。通过多次模拟热试车和各种型式试验件的风洞吹风试验,获得了合理的结构型式,解决了涡轮背压升高的问题,选择了较好的涡轮废气利用系统的设计方案。
“长征一号”第三级固体燃料发动机(代号GF-02),由固体火箭发动机研究院负责研制。在副院长杨南生主持下,从一九六五年底开始论证,一九六七年四月开始试制,到一九七零年一月,先后进行了l9 次地面试车,包括立式、卧式及模拟高空工作条件的旋转试车。从一九六九年下半年开始,发动机连续7 次试车成功,进入交付状态。
在超音速风洞进行的“高速热气流模型”的分离吹风试验
“长征一号”火箭结构包括整流罩、三级仪器支架、支承固体发动机的转接锥、遥测仪器舱、控制仪器舱、四个推进剂贮箱、两个尾段、级间分离结构、防热底、底部防热结构,以及输送系统的管道、气瓶、自动器,还有一些火工品结构。它们由运载火箭总体设计部负责设计,大部分由运载火箭总装厂进行生产。
“长征一号”结构在短短的几年间就达到了相当的水平,靠的是材料研究、工艺研究、强度理论研究、强度试验以及科学而又精心的设计、制造。
——掌握级间分离和级问结构设计技术
“长征一号”的一、二级采用了可靠性较高的热分离方案。因为第三级固体火箭发动机可以在失重条件下点火,所以二、三级采用冷分离方案。
热分离,就是在第一级发动机还未熄火时就点燃第二级发动机,使两级在不出现失重的条件下,完成分离动作。一、二级级间结构,要经受约2000 摄氏度的高温、高速热气流的冲刷,控制系统要保证在有干扰情况下两级火箭不碰不撞。二、三级的冷分离,就是第二级发动机熄火并经过长时间滑行,第三级与第二级分离后,第三级发动机再点火,这样,分离动作比较柔和。
一九六五年底,空气动力研究所在风洞中,为首批级间结构进行了吹风试验。同年十二月至一九六六年十月,在试验站连续进行了三次地面热试车,考验防热结构并选择分离机构。一九六七年五月,又在超音速风洞中,进一步完成了热气流测力测压模型吹风试验。在这些试验的基础上,“长征一号”确定了采用杆式 级间段排焰,前贮箱用玻璃钢保护,采用直接承力爆炸螺栓连接、分离的方案。此外,还精心地选择了分离程序。由于工作做得扎实,使空中的分离一次成功。
——共底贮箱
“长征一号”火箭又细又长,长细比3:1。压缩总的长度对于减少飞行载荷、减少稳定系统负担,极为重要。因此,在选取第二级火箭方案时,氧化剂箱和燃料箱采用了共用箱底技术。此外,还采用锥形承力后箱底,使数十吨发动机推力直接作用在箱体上。这两项措施,使火箭总长度减少2 米,结构重量也减少了200 多公斤。“共底”结构提出了许多新的要求。一旦“共底”破裂和渗漏,氧化剂和燃料碰在一起就要爆炸。为确保安全,研制中特意进行了长达半年的浸泡试验和两次考核“锥底”动力强度的试车,以求做到万无一失。此外,设计上还采取了严格防止误操作的措施。
新型贮箱的研制,不仅满足了“长征一号”总体的要求,也给后来的火箭贮箱设计提供了经验。
——采用整流罩“水平抛脱”方案
火箭在穿越大气层时保护第三级和卫星的整流罩,是由两瓣“船”形扣合在一起的“锥柱”筒。按照原设计方案,采用脱钩的方式抛脱。地面试验时发现这种方案可靠性不高。于是,改甩解锁后快速水平平抛方案。多次试验后,整流罩可以每秒8 米的速度,平稳而迅速地离开。
——钛合金高压气瓶及其他新结构
“长征一号”火箭整流罩进行抛罩试验
安装在“长征一号”第二级火箭上的钛合金气瓶
在“长征一号”以前,一直采用高强度钢气瓶作为高压容器。为了减轻重量,新研制了钛合金高压气瓶。我国冶金系统为“长征一号”改用钛合金气瓶提供了原材料;机械工业系统为钛合金气瓶的成型作出了努力。结果,使每个气瓶的重量减轻了一半。通过钛合金气瓶的研制,我国掌握了一整套钛台金成型工艺、焊接工艺和检验方法,推动了钛合金在国民经济中的应用。
此外,在“长征一号”上,还采用不锈钢丝网套加强的波纹补偿管,各种规格的高精度气路、液路自动器和液位计量器,高可靠的爆炸螺栓、电爆活门,并且建立了一整套保证它们可靠工作的工艺流程和检验、检测制度。
“长征一号”控制系统(含滑行段姿控系统)的研制,难度比较大。不仅控制对象复杂、问题多,而且研制条件差。一九六五年开始研制时,我国年轻的电子工业、精密仪表工业所能提供的元器件品种有限,可靠性也不高。控制系统研究所和惯性器件研究所的研究设计人员,冷静地分析了国情,群策群力,寻找实际情况许可的好办法。经过三年艰苦的努力,研制出在我国经济和技术条件下所能达到的,又符合要求的控制系统。在突破这项关键技术的过程中,专家黄纬禄、郝复俭、沈家楠等做出了重要贡献。
——建立“全补偿”理论,研制“全惯性捷联”制导系统
国外运载火箭,有用地面无线电进行制导控制的;也有采用捷联补偿方案的。到了二十世纪六十年代,美国普遍采用全惯性的平台——计算机制导体制。在我国,捷联补偿方案有基础,技术上比较成熟,经过反复比较,综合考虑了技术上的先进性和现实的可能性之后,在一九六六年五月决定上“捷联全补偿”方案。
“捷联补偿”是苏联P-2 火箭采用的制导方法,但它仅仅对几个误差项作常值补偿。控制系统研究所的林金、宗绍禄以工程控制设计的摄动理论为基础,在二十世纪六十年代初建立了“变参数线性自动控制系统的外干扰完全补偿”理论。这样,我国不仅掌握了火箭的单补偿、双补偿制导技术,而且为实现对各种飞行干扰实行完全补偿打下严密、坚实的理论基础。在这个基础上,加上必要的横、法向导引控制,就使得“长征一号”发射卫星时的制导精度达到了较高的水平。
——掌握多级火箭稳定和姿控技术
“长征一号”箭体细长,是我国当时火箭中弹性振动频率最低的一个。飞行中,四个贮箱中的液体还有晃动,而且晃动频率也很低。弹性振动和晃动两者交链作用,给稳定系统设计带来很大困难。控制系统研究所工程师金钟骥等经过大量计算和模拟试验,找到了对火箭进行一次振型“相位稳定”、对二次振型进行“幅值稳定”的综合稳定方法。加上其他措施,实现了包括级间分离在内的各种条件下的稳定飞行。
“长征一号”在二、三级动力段之间,有二百多秒时间的滑行飞行段。姿态控制系统的任务,是消除滑行中的干扰,给第三级固体燃料发动机点火时建立必要的姿态条件。北京机电研究设计所为“长征一号”设计了一个简单实用的姿态控制系统。它用第二级火箭的惯性器件作为敏感元件,用高压氮气喷射作为调姿的动力。一九六八年,控制系统研究所以非线性控制理论为基础,阐明了液体推进剂在失重条件下紊乱运动对火箭姿控的影响,建立了相应的数学模型,解决了系统的理论和实践问题。
——掌握气浮支承技术,造出高精度惯性仪表
应用陀螺原理工作的惯性仪表,是火箭飞行控制的基准。它的精度,很大程度上取决于陀螺各轴的支承技术水平。在“长征一号”之前,我国惯性仪表一直使用滚珠轴承支承。它的摩擦力矩最小只能控制到0.2 ~0.4 克·厘米的水平,且在动态条件下陀螺仪表的随机漂移也很大。如果用一定压力的气体或液体把这些轴承悬浮起来,摩擦力矩值不仅比较稳定,而且只有滚珠轴承的1%。要想大幅度提高控制精度,必须掌握新的支承技术。为此,选择了静压气浮技术,作为惯性器件支承技术革新的主要途径。空气轴承是气浮陀螺和气浮陀螺加速度表的关键支承元件,是稳定仪表性能的主要因素。它要求加工精度极高,是一个十分精密的工件。
为了尽快满足研制工作的需要,惯性器件研究所和惯性器件制造厂在老专家郝复俭领导下组成了联合攻关小组,经过八个月的苦战,惯性器件制造厂邢传富、张永寿师傅在总结经验的基础上,精心加工,精心装配出尺寸精度高达2 微米的空气轴承。第一根轴承在静压支承下高速旋转起来。放到测试台上检查,精度果然上去了。在这个基础上,很快设计和生产出了气浮三自由度陀螺仪和气浮陀螺加速度表。有了高精度的仪表,再配上先进的软件技术——建立陀螺仪的漂移数学模型,通过对误差分离提前进行修正,使我国对惯性仪表的使用发生了一个质的飞跃,精度比采用滚珠轴承的陀螺大大提高。
——实现电路晶体管化
从电子管发展到晶体管,是电子器件在二十世纪五十年代末和六十年代初经历的一场更新换代的变革。尽管在“长征一号”开始研制时,我国晶体管器件还处于初期阶段,但设计师们意识到它在航天事业中的发展前途,果断地决定全部电路都使用晶体管器件。晶体管化,在减轻火箭系统重量、体积,简化系统和实现多种功能上,都显示了明显的优越性。但是文化大革命引起的混乱,造成晶体管质量不稳定,给控制系统带来无穷的麻烦,在一段时间里成为“长征一号”的一大难题。承担晶体管器件设计、生产的第四机械工业部有关单位排除了干扰,上下齐心协力,在时间极为紧迫的情况下,克服了许多意想不到的困难,终于在火箭进入大型试验前,稳定了产品质量,以性能全优的产品装备了“长征一号”的各种电子设备。
“长征一号”火箭三级模样弹(1968 年)
“长征一号”上装着3 套飞行测量系统和2 套安全自毁系统。它们传输飞行中各系统工作的信息和火箭运动参数。如果飞行发生故障,它们就根据地面指令或火箭上的自毁指令在空中把火箭炸毁,以保证航道上人民生命财产的安全。
——大容量遥测系统
“长征一号”上装有两套遥测系统,一套在第二级,负责从起飞到二、三级分离的参数测量和信息传输;另一套较小,装在第三级,负责从三级点火到三级与卫星分离的参数测量和信息传输。遥测系统的核心——编码发送装置,由遥测设备研究所研制。测量信号用的各种传感器,难度大的,如液位传感器,也由遥测设备研究所设计,遥测设备制造厂生产。发射用的天线,是由北京特殊机电研究所天线设计室特别设计制作的。
在“长征一号”之前,我国火箭上用的编码发送装置传输的参数数量有限,不能传输需要大信息容量的振动参数和高精度时间参数,因此不能满足日益复杂的运载火箭的需要。
一九六四年底,遥测设备研究所的设计人员,开始了新的大容量遥测系统方案设计,采用了当时在我国还处于初期状态的晶体管,取代了原系统中的电子管,其中只有发射机因尚无大功率晶体管,所以仍用电子管。新系统采用脉冲幅度、脉冲编码调制—频率调制体制,总采样率达到40KC,信息容量比原有编码装置系统提高了十多倍。由于遥测设备研究所和遥测设备制造厂的相互配合,仅用了两年时间便完成了新系统的研制。
大容量遥测系统的使用,使“长征一号”测量参数数量猛增到几百个。而且,遥测系统从一开始,就以其可靠性高和准确性好完成了多次火箭总装测试及飞行测量任务。这是与系统的设计质量良好和生产厂家认真严格的作风分不开的。
东方红一号卫星总装现场
——外弹道测量系统
为了测量和实时显示火箭飞行位置和运动参数,“长征一号”上装有外弹道测量系统。它是我国第一次投入使用的大型外弹道测量工程的箭上设备。系统按多普勒测速原理工作。其中,连续波雷达应答机提供测速信号,单脉冲雷达应答机提供测距、测俯仰角和方位角信号。另外,还有引导雷达应答机、安全指令接收机等设备。全部箭上设备,由第四机械工业部第十研究院研制和生产。
外弹道测量系统采用微波技术,使用了许多对当时电子工业来说是高、精、尖的器件。例如,采用恒温控制的速调管振荡器、高速大电流脉冲调制用的闸流管、微波功率振荡器、波导、高频接插件及微波天线等。研制这些器件成为该系统的关键。有关单位,经过短短两年的攻关,就向仪器总体单位提供了各种器件。第一套整机设备经过了线路关、环境适应性关、匹配协调关之后,一九六八年,便参加了“长征一号”电气系统匹配试验。
——安全自毁系统
“长征一号”的飞行如果发生故障。可采用两种手段进行自毁:一是箭上的自毁系统,分辨出程序和姿态故障后,立即接通箭上爆炸器电源使火箭自毁。二是用外测系统,由地面发出自毁指令,接通爆炸器电源。自毁系统由控制系统研究所研制。爆炸器由第五机械工业部提供。
对自毁系统最主要的要求是高可靠。该炸时必须炸,不该炸时绝对不许炸。为了提高系统抗干扰能力,采取独立电源等一系列措施。一九六六年还专门进行了地面自毁试验,检查了爆破效果。
“长征一号”的安全自毁系统,在飞行过程中,还及时将工作完毕的第一子级和第二子级火箭在空中炸毁,从而保证了航区上我国居民和公海上航行船只的安全。
从一九六八年秋至一九七零年春,是“长征一号”总装测试、大型地面试验和准备发射我国第一颗卫星阶段,历时近一年半。
一九六七年十二月,最后确定了第一颗卫星的技术状态。卫星重约170 公斤,直径为l 米。运载火箭应把它送到倾角70 度、近地点400 公里以上的轨道。卫星能否入轨,取决于运载火箭。“长征一号”总体和各分系统方案,虽然满足了上述技术要求,并留有充足余量,但由于文化大革命的严重干扰和冲击,能不能如期总装出厂,能不能保证产品的质量,这是全体研制人员所担心的问题,也是必须下功夫予以解决的问题。
“长征一号”火箭运往发射场
按照计划,在发射卫星之前,要进行火箭各级点火试车、发射场合练以及短程飞行试验。在此基础上,再装出发射卫星用的“长征一号”。这样的安排,是一环紧扣一环,一处卡壳就会影响全局。当时,正是林彪、“四人帮”在全国横行的时候,许多负责研制“长征一号”的领导干部,被扣上各种莫须有的罪名,有的被迫靠边站,没有靠边站的工作也十分困难。但参加研制的人员,出于高度的政治责任感和强烈的事业心,积极主动地深入到科研生产第一线,克服困难,排除干扰,解决科研生产中出现的各种实际问题,艰难地把研制工作推向前进。
经过三年的努力,一九六八年秋,各系统零组部件从四面八方向总装厂汇集。总装之前,各系统都在模样火箭上进行了安装位置和尺寸关系协调,因此,总装配中出现问题很少。控制系统和其他电气系统比较复杂,测试人员认真负责,一丝不苟,坚持弄清每一个疑点,在排除所有的故障后才让火箭出厂。
一九六九年一月,第一枚地面试车用的两级液体火箭总装测试完毕,送往试验站。“长征一号”进入了厂外试验阶段。
在“长征一号”发射卫星之前,要进行‘一、二级’‘二级’‘二、三级’和‘三级’共计四次发动机全推力状态下的试车。一方面是为了考核各系统的协调性,另一方面,地面试车可以提供比飞行环境略为苛刻的动力学环境,对火箭上的仪器设备进行超负荷考核。因此,它是提高“长征一号”飞行成功率极其重要的一环。一九六九年五月,试验人员连续苦战八天,完成了首次‘一、二级’试车。半个月后,‘二级’试车也成功了。接着,‘二、三级’‘三级’试车也成功了。震耳欲聋的发动机声在大地上回响,耀眼的火焰把人们的心照亮。试车考验了“长征一号”火箭各个系统,证明它们是高质量的。试车也检查出控制系统的心脏——陀螺仪表的个别设计环节刚度略嫌不足。这就使人们可以及时采取改进措施,把缺陷和故障排除在火箭发射之前。
1970 年4 月24 日,“长征一号”火箭发射成功
一九六九年七月,“长征一号”进入总装阶段。遵照周恩来总理的指示,为了明确责任,确保产品质量,把29 个单位在岗直接参加设计、生产、试验的3456 名工作人员,一个个登记造册,上报总理办公室,同时要求所有参加这一工作的人员,都要服从指挥,坚守工作岗位。为了不使整个科研生产发生卡壳,中央还为“长征一号”的关键、短线项目,开具了特别公函。持有这种“路条”,不管到哪里去求援,都能畅通无阻,有力地保证了研制工作在动乱中能够顺利进行。
在正式发射卫星之前,一九七零年一月,“长征一号”的一、二级进行了飞行试验。两级火箭分离成功!发动机高空点火也成功!飞行的遥测数据还表明,火箭在失重状态下滑行姿态完全正常。这次试验取得圆满成功,证明以中远程火箭为基础的“长征一号”的一、二级达到设计要求,可以准备发射卫星了。
一九七零年二月五日,“长征一号”合练火箭出厂。发射“东方红一号”卫星的准备工作基本就绪。
在准备一、二级飞行试验的同时,火箭总装配车间的工人们,一丝不苟,争分夺秒,及时装出了发射第一颗卫星的火箭。一九七零年三月二十六日,火箭出厂。周恩来总理特请前来汇报情况的领导干部转告大家:千万不要认为工作已经都做好了。一定要过细地做工作,要搞故障预想,对各种可能的情况,展开讨论。周恩来总理高度赞誉工人们,用勤劳的双手,精湛的技艺,为国家做出了贡献。
一九七零年四月初,“长征一号”火箭在发射场技术阵地开始进行检查测试工作。四月十七日,“长征一号”连同“东方红一号”卫星一起,进入发射塔架。发射场上秩序井然,一切工作部按严格的程序有条不紊地进行。二十三日,检查工作全部结束,塔架撤离,发射场上只留下待发的火箭和脐带塔。
一九七〇年四月二十四日二十一点三十五分,火箭点火。火焰划破夜空,直奔东南方而去。十多分钟后,传来了卫星进入轨道的捷报。中国和国外人民,都清楚地看到了卫星和入轨后的第三级火箭。
“长征一号”的研制成功,为揭开我国航天活动的序幕做出了贡献。它作为我国发射第一颗卫星的运载工具而载入史册。