这颗卫星按计划在太空运行3天、完成对地球的遥感探测任后按预定方案返回了地球，在中国四川省中部成功地实施了回收，获得了大范围的遥感探测资料。
1975年对于中国的卫星发射来讲，是个好兆头，这一年中就成功发射了三颗卫星。孙家栋回忆起当时的情景，仍然抑制不住成功后内心的喜悦，说：“大家用辛勤汗水换来的卫星成功发射，我们个个都很兴奋，首先操心的是卫星能不能成功发射？入轨后又担心卫星能不能正常工作？现在又在为卫星能不能正常回来而紧张。”当卫星从九霄云外转够了圈，顺从地按地面发出的指令返回到地球的预定位置时，大家的高兴劲儿就没法形容了。记得从卫星回收现场传回来消息说，人们眼看着卫星拖着色彩醒目的巨大降落伞落到了农田里时，回收人员才发现对这个天外回来的宝贝疙瘩毫无办法回收，原来是设计卫星时没有设计挂钩，所以干瞪眼也没有办法把这个硕大的圆疙瘩从稻田中弄出来。正在一筹莫展的时候，坐在山坡上看热闹的一个老大爷出了个奇招，用两根长木头杠子把卫星夹住，众人像抬轿子一样，硬是用人工把卫星抬到了汽车上。
那个时候大家只有一个心思，就是千方百计要把卫星搞出来，孙家栋说：“当时参加卫星研制的有我的学长、师长，有熟悉掌握第一线生产制造的老师傅，还有大批默默无闻工作在卫星旁边，到现在都很少出头露面甚至没有露过面的无名英雄，我仅仅是这些人中很平常的一个，如果没有大家的共同努力，依靠几个人是根本不可能完成这种大型任的。”这次卫星顺利返回，孙家栋深深体会到，发射入轨不容易，卫星返回更艰难。
研制发射返回式卫星所拥有的技术，在当时堪称是世界最为复杂和尖端的技术之一。美国和苏联的返回式卫星都有过多次失败后才获得成功回收的经历。美国1959年开始了“发现者”返回式卫星的研制工作，历经38次飞行试验，历经12次回收改3再回收，最终才获得成功。苏联的航天器返回技术是出于载人航天为目的的，所进行的试验次数更多。而中国的返回式遥感卫星首次飞行试验即获一次性成功，使中国在当时成为除美国和苏联之后的第三个掌握卫星返回技术的国家。
针对返回式卫星的返回技术，孙家栋现在说起来都让人有些紧张。他回忆说：虽然发射成功了，但能不能回来却使人心里没底，因为是第一次，压力很大。有一件很典型的事情，返回式卫星即便能够返回，还得让卫星落到指定的地方，要卫星从北往南进入中国上空后落在四川。假设一旦落下来的速度慢了一点，卫星会不会还继续往南飞？往南飞的话，搞不好就出国了。如果掉到海里还好办一点，卫星要是落偏了，就会跑到国外。所以当时又提出来在卫星上装个炸药包，出发点是考虑到一旦发现轨道不正常，控制不了落点的时候，就下指令把它在空中炸掉，那时候要是把卫星掉到国外那可是个很大的事情。当炸药包安置好了后，卫星也都进入发射场开始了电测，就要临近发射的时候，忽然的想法又出现了矛盾。试想，如果卫星并没有出毛病，本来属于正常情况而且卫星也返回落到了指定范围，等收回来后，也得拉回到肢片处理工厂去打开、分解、取出肢片盒。由于这里面有个炸药包，上天以后又跟着回来了，这炸药包会不会出毛病？如果一开盖把里头的炸药包给崩了，那不就出大事了？这炸药包到底是装还是不装？原来说要装是有道理的，现在说怕出事要求不装了，也必须要讲出道理。我作为卫星技术负责人，当然压力就更大了。那几天，白天晚上都在研究这个问题，精神上确实有点支撑不住了，曾经晕倒了好几次。经过这样正反两方面的反复权衡，大家统一了意见，认为卫星万一飞出国外，属于外交问题的处理范畴。如果卫星带着炸药包从发射场点火起飞，在空中运行那么长时间，返回落到地面的很多环节都有很多危险。两者的风险权衡前者的风险毕竟要小于炸药包的风险，最后决定取消炸药包方案。当时卫星已经在发射场完成了各项测试，操作人员接到方案修改的通知后，又制定了撤除炸药包的程序。当操作人员小心翼翼地将炸药包从卫星上拆除后，这颗悬着的心才算落了地。这件事情虽然花费了很多精力，经过了几次反复，但最终能够使问题得出明确结论，感到还是值得的。
卫星遥感技术的应用与传统测绘的效率是无法比拟的。1949年新中国建立后，国家组织庞大的国土测绘队伍开始了国家的测绘工作，经过30多年的艰苦奋斗，直到20世纪80年代才完成了全国20%国土的测绘量。而遥感卫星投入使用后，仅仅用了不到5年时间就已经完成了30年工作量的四倍，并且要比人工测绘的效果好、精度高。遥感卫星产生的高效益为国民经济建设带来的效益是轰动性的。
1978年春天，国院在北京召开的全国科学大会上，时任中国空间技术研究院副院长的孙家栋在大会做了专题发言，详细介绍了我国返回式卫星的研制经过。全国科学大会对返回式卫星的多项科学研究成果给予了隆重表彰。
通信卫星
1975年3月31日，中央军委审议通过了国家计委、国防科委提出《关于发展卫星通信问题的报告》，党中央和毛泽东主席很快批准了这个报告，代号“331工程”的中国通信卫星计划正式开始了工程实施。
通信卫星是使用无线电通信中继技术的应用卫星，也称为地球同步轨道通信卫星。所谓地球同步轨道，是指卫星所运行的轨道平面位置与赤道平面重合，卫星在赤道上空35786公里高度时，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中23小时56分04秒的自转周期，且运行的轨迹方向也与之一致，即卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道通信卫星。由地面将通信卫星发射上天后，控制卫星定位在赤道上空的某个位置，便可以保持卫星与地球某覆盖面保持相对静止不动。利用卫星进行通信，具有通信距离远、容量大、覆盖面广、质量好、可靠性高和机动性强等许多优点。但通信卫星工程是一个技术复杂、学科繁多、涉及面广的系统工程。
早在1979年4月18日，孙家栋就已经被正式任命为空间技术研究院副院长。同年8月28日第七析械工部党组任命孙家栋为第一颗亲静止面信卫星“东方亡号”卫星的总设计师。
孙家栋上任后，立即主持制定了卫星总体技术方案，确定了中国研制通信卫星选择“两个一步走”的设计原则：第一，在卫星轨道选择上采取“一步走”，即星那种先完成中高轨道试验，再进行地球静止轨道试验的方法，而是将卫星直接发射至同步静止轨道；第二，在卫星技术方案上采取“一步走”，将卫星的研制指标直接定在当时具有国际代表性的第三代“国际通信卫星”的技术水平，同时，把卫星通信技术试验与实际应用结合起来一次完成。这样，通信卫星可以由试验、试用很快转入实用，将会尽快缩短中国通信卫星在技术方面与国外发达国家的差距。同时，也有利于减少我国卫星通信网络建设的成本费用。
总体方案的提出，还仅仅是卫星总体设计的第一步。总体设计工作所要考虑和协调的内容繁多，既要分析落实总体方案中设定的总体性能参数、整星重量、功耗分配、质量特性计算、各系统之间指标分配和接口，还要提出各系统的任书，要拟制整星大型试验方案以及解决实现试验的途径，并且还必须整体考虑卫星与运载火箭、测控通信、发射场、通信应用地球站之间的大总体协调。研制卫星要考虑方方面面的因素，既要考虑对运载火箭入轨参数和精度要求、测控频率与通信频率的匹配选择及干扰协调、整星以及单元仪器力学环境试验条件指标等技术性的问题，也要考虑分系统仪器的尺寸和布局、功耗计算、产品验收、大型试验组织实施等协调性的工作。这些工作都是整星研制过程中非常重要的环节，是总体设计很重要的部分。总体协调的结果直接影响到卫星整星质量和研制进度，如果总体协调出现漏洞，将卫星发射上天那简直是天方夜谭。
1976年7月15日，孙家栋参加了通信卫星第一期工程大总体论证工作会议。会议认为，在论证中既要考虑技术上的先进性，更要考虑可靠性，还要考虑经济性和合理性。为新型卫星的发展进一步明确了原则和方向。
在孙家栋的主持下，试验通信卫星完成了整星大型试验。在制定大型试验方案时，除了充分论证各项试验的必要性、可行性以外，还要从经济效益方面考虑来合理安排试验项目，做到一星多用，减少重复浪费。在孙家栋的具体组织下，大回路卫星试验方案、力学性卫星试验方案以及整体卫星试验方案，都是按照既严格满足试验技术指标要求，又要经济节约、节省费用。也就是从这个时候开始，在卫星研制中对技术经济可行性论证予以了进一步的具体体现。
1979年10月22日中国宇航学会召开第一届理事会，会议选举孙家栋为副理事长。
1980年5月22日，空间技术研究院成立了科学技术委员会，孙家雏任主任委员。
1980年11月10日，孙家栋被任命为第七机械工业部总工娜。
1983年5月23日，孙家栋被任命为中国空间技术研究院院长，同时任命闵桂荣、戚发轫、陈永源为空间技术研究院副院长，王希季为科技委主任。
1983年8月，通信卫星工程的五大系统：运载火箭、通信卫星、发射场、测控通信及地面应用地球站完成了配套建设，基本具备了通信卫星发射试验的条件，各个系统也都具备了执行任的条件。接着，完成工厂总装测试的卫星和运载火箭相继运抵西昌卫星发射中心。
第一颗试验通信卫星运抵西昌卫星发射中心，技术人员按照技术区卫星检测工艺流程，对卫星进行了整星检漏、安装精度复测、两种状态的组装、复测以及对卫星进行无水胼燃料加注和称重后，转往发射区。当孙家栋与他的技术人员们在西昌卫星发射中心刚刚度过了1984年新年后的1月5日清晨，孙家栋起大早站在晨曦下的卫星发射场，看着运输卫星的特殊车稳稳地停靠在高高的发射塔架前，在发射人员的精心操作下，卫星被缓缓地吊起装配在运载火箭顶部。
晴空万里的发射场，眺望巨大发射塔旁耸立着乳白色火箭和与鲜红色卫星保护罩衬映的壮观景象，孙家栋比其他参试人够员的心情更为激动。翁卫星一旦进入发射场就标志着发射日的临近……
1984年1月26日16时15分，卫星完成了发射场的各项检测任，发射倒计时程序进入5小时准备时，发射人员按照测试规定对火箭进行第二次功能检査时，突然发现火箭稳定系统偏航波道输出信号超出正常值。这一异常现象立即打乱了正常发射程序，不搞清楚问题的准确原因，发射程序是不能继续进行的。此时的运载火箭已经完成一级、二级四氧化二氮氧化剂偏二甲肼燃烧剂的加注工作，三级火箭也已完成液氧加注。但不査明故障原因，是不允许按正常程序进入发射状态的。火箭卫星不带故障上天是发射成功的准则。发射场立即开始排査故障原因，经判定为陀螺平台功能性故障，火箭陀螺平台那可是火箭的心脏。发射指挥部决定中止当日发射，更换陀螺平台，于1月28日24时前做好重新发射的一切准备工作。为此，将三级火箭已加注的液氧全部从火箭贝土箱中卸回地面，对一级、二级火箭推进剂采取防热、防冻紧急通后，卫星也火箭顶上卸了下来。
孙家栋立即组织工作人员进行具体部署，首先要有整体意识，不能有任何怨言，要积极主动予以配合，要切实对卫星做好监测和保护，绝不能由于卫星的原因影响整体计划。卫星试验队的全体人员对孙家栋做出的决定不仅坚决拥护，而且打心眼里侧艮。
1984年1月29日，三天后即是中国传统的春节，第一枚“长征三号”运载火箭载着试验通信卫星从发射台上腾空而起、飞向太空。这是西昌卫星发射中心的第一次卫星发射，火箭发动机喷射出的烈焰震动山谷，场面异常壮观。第一、二级的工作和第三级氢氧发动机的第一次工作都正常，地面各测量站跟踪良好。但当火箭飞行到940秒时，第三级氢氧发动机第二次启动后，推力消失，未能将卫星送入预定的地球同步转移轨道。经对空中的卫星进行测试，卫星上各系统工作正常，但由于没有送入预定轨道，卫星不可能按照飞行程序正常运行。
孙家栋坐镇西安卫星测控中心，决定卫星运行第13圈时实施星上远地点发动机点火。经过短时间的精心准备，对上述方案进行了成功的实施，卫星远地点发动机准确点火，工作正常。卫星远地点发动机点火工作后，将卫星由近地轨道变为远地点6480公里、近地点358公里的大椭圆轨道，运行周期也从原来的1小时30分钟延长至2小时43分，使试验通信卫星成为一颗能长期工作的科学实验卫星。故障对策的成功运用，提高了卫星的运行寿命，利用这种条件，进行了卫星及其各系统的功能考核、性能指标测试和寿命试验，并且完成了通信、广播、彩色电视传输试验，取得了大量宝贵资料。首次发射虽然失利，但各系统得到了全面检验，为后续试验通信卫星的发射积累了经验。不松懈，不气馁，总结教训，再次发射的必胜信心激励着参试人员。1984年4月，正是西昌的阴雨季节，4月8日这天整个白天乌云密布，发射场西边的山头云雾缭绕。这天，第二枚“长征三号”运载火箭载着第二颗试验通信卫星再行组织发射。傍晚时分，正当大家怀疑气象预报准确性的时候，云层开始变薄，天空开始放晴，夜色降临，倒计时的发射时间在一分一秒推移。这时，发射场上空的繁星点点闪烁，空中已是一片晴朗。
19时整，环抱运载火箭的发射塔活动平台徐徐展开，矗立在发射台上巨龙一般的乳白色“长征三号”运载火箭雄伟挺立，整装待发。
19时15分，连接地面与卫星的脱落插头成功脱落，指挥控制室的显示屏上显示出卫星、运载火箭、发射设备以及测量控制系统全部正常。
19时20分，“长征三号”运载火箭喷射出巨大的烈焰，在震耳欲聋的轰鸣声中离开发射台，冲向天空，飞离地球。
19时40分，“长征三号”运载火箭第三级准确入轨，成功地将地球静止轨道试验通信卫星送入地球同步转移轨道，发射终于获得圆满成功。
