“在前苏联的月光辉映下”
1957年10月4日，当全世界的广播听众打开收音机时，有不少人都听到一种神秘的电子“哗哗”声。当时，正巧碰上有关宇宙“飞碟”降临地球的传闻刚刚兴起，无形在很多人的心目中产生了一种“外星人”就要来到地球的恐慌感。就在这时，前苏联当局通过新闻媒介向世界宣布，它的国家用自己强大的火箭成功地发射了人类第一颗人造地球卫星，这颗卫星以每95分钟一周的速度绕地球运行，那“哗哗”的电子声就是它的电子信号。
前苏联发射的这颗卫星命名为“斯普特尼克1号”卫星，重83．6千克，直径58厘米，是一个由铝合金制造的圆球。在球形外壳上，还附有4根天线，其中一对长240厘米，另一对长290厘米。卫星内部装有两部无线电发射机和两个化学电池作为发射机的电源，发射机发出的信号持续时间和间歇时间均为0．3秒。卫星上还装有一台磁强计、一台辐射计数器和一些测量卫星内部温度、压力等参数的传感器件。发射卫星使用的是由“P-7”导弹改装的运载火箭，“P-7”是前苏联在1957年8月才首次发射成功的一种洲际导弹。发射是在拜科努尔卫星发射基地进行的，这个基地距离莫斯科约2000千米远，是位于哈萨克大草原上的一个秘密卫星发射基地。
莫斯科塔斯社在发射当天发表声明说：“两小时以前，从苏联领土上发射了世界第一颗人造地球卫星。……运载火箭使卫星具有大约25000英尺（7622米）每秒的速度。卫星以椭圆轨道绕地球运行。……根据目前借助直接观察而进一步校正的计算，卫星将在离地面高达500英里（800千米）上空飞行，轨道平面同地球赤道平面倾角是65度。”
这颗卫星上装有的两架无线电发射机，可以持续不断地向地球发射出无线电信号，由于卫星轨道平面与赤道平面有65度夹角，在地球自转的情况下，卫星居高临下所经之处遍及地球各大洲，几乎使全球各国都在它的视野之下，世界上许多地方都能够接收到它发出的电子讯号。卫星发射的讯号没有什么特殊的意义，只是表明它的存在。这颗卫星围绕地球运行了3个月，于1958年1月4日，在重返地球途中，与大气发生强烈摩擦而烧毁。
从今天的技术眼光来看，这是一颗寿命很短的卫星，它的应用价值和技术水平都不能和今天的卫星技术相比，但是，第一颗人造地球卫星的发射成功标志着人类进入了宇宙航行的新时代，它是人类文明历史的一个重要的划时代的转折点，人类将不再被束缚在自己的星球之上。
前苏联成功地发射第一颗人造地球卫星在世界上产生了极大的影响，而最感震惊、沮丧和失望的是美国。当时，冷战正在升级，这个粗糙的金属圆球，在人们肉眼看不见的大气层之外掠过，成为威慑的象征。美国人只知道这个神秘的金属圆球叫“斯普特尼克1号”卫星，这个名字让他们联想到一只无所不察、不眨一下的前苏联人的眼睛，它正在环绕地球、俯瞰着美国人未加遮掩的生活。一想到自己正处于监视之下，人们就惶恐不安。美国人认定“斯普特尼克1号”卫星是一个间谍设备，他们开始觉得自己就像是洞察秋毫的前苏联显微镜下的一群昆虫。用来自得克萨斯州的参议员、后来当选美国总统的约翰逊的话来说，现在天空看上去“差不多是外国的了”。［美］格雷戈里·肯尼迪著，李铎译。空间探索的光驱者。北京世界知识出版社。1999，12页。约翰逊接着描述了“意识到另一个国家很有可能取得了对我们这个伟大国家的技术优势”后的那种震惊心情。既然前苏联能够将一颗卫星送入轨道，那么由他们的人驾驶的宇宙飞船环绕地球飞行还需要很多时间吗？至于说前苏联很快就会控制天空，甚至将人送上月球，似乎也是可以想像的。约翰逊宣称：“举个例子来说，我不想在前苏联月光的辉映下上床睡觉。”
于是，随着空间时代的开始，美国和前苏联之间的空间竞争也就开始了。两个超级大国以政治为借口，动用巨大的资源，在探索外层空间中展开了持续的竞争。1957年12月4日，美国人匆匆准备发射一颗卫星，但在点火后2秒钟发生了爆炸。1958年1月31日，再次发射，获得成功，将一枚8．3千克的人造地球卫星“探险者1号”送入了轨道，从而使美国也跨入了航天时代。“探险者1号”只有8．3千克，虽然它的个头很小，但取得了重要的科学成就。这颗卫星在远地点处，星上的盖革计数器停止了记数，范·艾伦博士认为，这是因为在这个高度上存在环绕地球的带——后称范·艾伦带，使计数器达到饱和的缘故。范·艾伦辐射带的发现是人类认识近地空间环境的第一个伟大的发现。
此后，英国、加拿大、法国、澳大利亚、前德国、日本、中国、印度也相继将各国自己的人造地球卫星送入了地球轨道。
在第二次世界大战以后，美国和前苏联都意识到了发展火箭和空间技术的重要意义，都在加紧研究航天技术研究，为什么前苏联能够捷足先登呢？原因是多方面的，但有一点是明显的：前苏联和美国在航天技术的研究上所采用的组织路线是不同的。前苏联在火箭、洲际导弹和卫星的研制中采取的是集中统一的发展路线，而美国的弹道导弹发展呈现的是多头并进的局面。
早在1947年，前苏联就制定了发展远程导弹的长远发展规划。将原有的“空气动力实验室”和“喷气推进研究小组”合并，集中力量成立“喷气推进研究院”，并且挑选卡拉廖夫（1907—1966年）当副院长，专门负责研究和发展火箭技术。第二次世界大战以后，前苏联得到了德国火箭技术的人才和大量技术资料，当局给予火箭技术的发展更大的关注和支持。在仿制成功上千枚“V-2”火箭的基础上，很快就研究制造出了前苏联自己的近、中程导弹。随后前苏联将被俘的德国工程技术人员全部遣返回国，开始独立发展自己的洲际导弹。
战后，火箭研究同样也引起了美国军方的普遍关注，但是研究力量分散，缺少政府的组织。美国陆军炮兵部首先介入这一领域，提出“赫尔墨斯”计划，研究发展火箭技术；美国陆军航空兵率先展开洲际导弹研究；美国海军实验室则始终热心于卫星技术。20世纪40年代后期，美国有许多单位和个人探讨人造地球卫星的可能性、运载火箭以及卫星应用等问题，这些研究虽然产生了不同程度的影响，但美国政府并没有给予足够的重视。
1951年，国际宇航联合会成立，在伦敦召开的会议上，它提出以国际合作的方式进行飞往月球和其他星球的研究。1955年，美国政府宣布正在进行发射人造地球卫星的准备工作。得知这一消息后，前苏联领导人赫鲁晓夫召开会议，任命卡拉廖夫负责卫星的研制、发射工程，一定要在美国人之前发射卫星上天。为了尽快发射成功，卡拉廖夫提出先发射两颗简易卫星，只携带最简单的必要仪器。1957年8月21日，前苏联成功发射了洲际导弹，射程8000千米。前苏联塔斯社在8月27日报道说：“火箭试验进展顺利，从得到的结果表明，这种火箭可能发射到地球上的任何地方。”随后又说，他们最近进行的一系列核武器和热核武器试验取得了圆满成功。同时报道两项试验的成功，无非在暗示它军事武器的威力。洲际导弹的发射成功，为卫星的发射提供了运载工具。前苏联终于抢在了美国的前面。
太空回响《东方红》
1970年4月24日，我国成功地发射了第一颗人造地球卫星——“东方红一号”卫星。
4月24日晚上21点30分，酒泉卫星发射中心，火箭点火，一级火箭的4个发动机顿时喷出橘红色的火焰，巨大的气流将发射架底部导流槽中的冰块冲出四五百米远。载着卫星的火箭在隆隆的滚动声中徐徐上升，15分钟后，星箭分离，卫星入轨，卫星发射成功。
当晚，周恩来总理在中南海急切地等待着发射消息。晚上10点，卫星发射的北京指挥所打来电话，报告说：“总理，运载火箭一、二、三级工作正常，卫星与火箭分离正常，卫星入轨了！而且现在已接收到卫星播放的《东方红》乐曲声！”周总理十分高兴，连夜亲自审定了新华社的新闻公报文稿。凌晨总理乘飞机前往广州，赶去参加由越南、越南南方、老挝、柬埔寨领导人参加的“三国四方会议”。周总理高兴地把这个好消息报告了大会。他说：“这是中国人民的胜利，也是我们大家的胜利。”周总理话音刚落，会场顿时爆发出热烈的掌声。
第二天，即4月25日，“美国之声”先声夺人，向全世界报道了中国发射卫星的消息，并公布了中国卫星入轨的参数。中国方面收到消息后很快作了比较，我们的测量结果与美方相差无几。
4月25日晚6时，新华社发表新闻公报，向全世界庄重公告：“1970年4月24日，中国成功地发射了第一颗人造卫星。卫星运行轨道距地球最近点439千米，最远点2384千米，轨道平面和地球赤道平面夹角68．5度，绕地球一周的周期是114分钟。卫星质量173千克，用20009兆赫的频率播放《东方红》乐曲……”
“东方红一号”卫星为球形多面体，直径1米，四周装有4根杆装天线。
“东方红一号”卫星的发射成功，使我国成为继前苏联、美国、法国、日本之后，第五个靠自己的力量把卫星发射上天的国家。发射人造卫星是一项复杂的系统工程，它包括研制运载火箭、建设发射场、研制卫星和卫星携带的科学仪器以及建立地面观测网等。“东方红一号”的发射成功，在我国航天史上具有划时代的意义，它宣告中国进入了航天时代。
“东方红一号”，属于科学探测性质，其任务是为此后发展我国的资源遥感、通信广播和天气预报等各种应用卫星取得必要的设计数据。同前苏联、美国、法国、日本等国的第一颗卫星相比，我国的这颗卫星有许多优点：
首先，“东方红一号”卫星通讯系统颇具特色。当它围绕地球运转时，世界各地都能收听到它播放的《东方红》乐曲，声音清晰宏亮。这主要是因为，卫星发射的无线电波的功率相当大，同时采用20．009兆赫的频率进行播放。一般电台的广播采用的是中波，中波是靠地面传播，容易受到障碍而传送不远，而且中波发射电台的设备很庞大，不适合在卫星上使用。频率大约在3兆赫-30兆赫的无线电波属于短波波段，短波传输损耗小，能够穿过稠密的低空大气层，到达距地面越50千米的电离层，由于电离层有反射和折射短波的作用，短波被反射或折射回地面，这样电波就在地球表面和电离层之间来回反射而传送到远处。每当夜间由于太阳活动的影响减弱，电离层升高，电波反射能传得更远，所以晚上短波的收音效果更好。卫星在几百千米的高空，处于电离层下缘之上，如果采用一般的短波发射信号，信号就会受到电离层的反射回到太空，很难达到地面。值得庆幸的是，科学家发现，有几个特定频率的短波能穿过电离层，卫星用它们来传播信号，所受反射极少。这几个特定频率称为“窗口”频率。20．009兆赫正是这种窗口频率中的一个。这样由于发射功率大，又采用了短波窗口频率，“东方红一号”卫星发出的电波就很容易被接收到。
第二，“东方红一号”卫星的重量大。从表4-1中可以看出，它比其他国家的第一颗的质量要大得多。事实上，它比前四国的第一颗卫星的质量之和还多将近34千克，这表明我国发射卫星的运载火箭具有强大的推力。发射“东方红一号”卫星使用的是我国自己研究制造的“长征一号”火箭，它是我国第一枚多级运载火箭。1970年1月30日，我国进行中远程导弹飞行试验，获得成功，为了配合卫星的研制和发射，我国利用中远程导弹的第一、二级加以改装，再加上新研制的第三级固体燃料火箭，就构成了“长征一号”火箭。它全长29．46米，起飞重量81．5吨，最大直径2．25米，起飞推力约104吨，可以把300千克重的卫星送入440千米高度的太空。继成功地发射“东方红一号”卫星以后，1971年3月3日，“长征一号”火箭又发射我国第一颗科学实验卫星“实践一号”，获得成功。
表4-1世界主要国家第一颗人造地球卫星有关资料国别发射时间质量（千克）运行周期（分）形状近地点高度（千米）远地点高度（千米）倾角（度）前苏联1957.10.483.696.17球体228.5946.165
美国1958.1.318.22114.80圆柱体360.42531.433.24法国1965.11.2638.0108.61圆柱体526.21808.8534.24日本1970.2.129.4144.36锥体531.05142.031.18中国1970.4.24173.0114.0球形多面体439.02384.068.5第三，“东方红一号”卫星达到了安全可靠、准确入轨和及时预报，而且在这个运行期间，卫星上的各种仪器性能都十分稳定，实际工作时间远远超过了设计要求。这说明我国掌握了先进的火箭运行控制技术，成功设计实施了高精度的测速、定位系统。对卫星轨道的精确设计和计算，也标志着我国天体力学、数学、计算技术等多学科的发展水平。日本的第一颗卫星上天后，只有30个小时蓄电池就出了毛病，发射机只工作了一天。
此外，在卫星跟踪手段、信号传递形式和星上温控系统、能源系统等技术领域，“东方红一号”卫星都超过了一些主要国家第一颗卫星的水平。例如，“东方红一号”卫星外形之所以为球形多面体，主要是为了方便在其表面贴太阳能电池，并能保证卫星在任何姿态条件下都有大致相等的太阳能电池在工作。为了使1米左右的星体在400千米以外的高空能让地面上的人看见，“东方红一号”卫星采用了末级火箭跟着卫星一起在空间运行，并在卫星上加可以发光的观测裙的设计方案。这样，卫星的亮度提高了2-3等星，便于人们观看。
由于具有这些突出的特点，我国成功地发射第一颗人造地球卫星，就标志着我国有高度发达的冶金工业、电子工业、精密机械工业、化学工业、仪表工业等，以及先进的天文学、气象学、数学、物理学等。可以说，它是我国当时科学水平、技术水平和工业水平的总体体现，是在国际舞台上成功地展示了我国的综合国力，为我国赢得了重要的政治和外交影响。可以说，这一壮举无论对中华民族本身还是对整个人类而言，其意义无疑都是伟大的。
