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孙家栋回忆起当时研制导弹的情景时说：“其实早在任务下达之前，就已开展了有关预先研究，并陆续取得了重要技术突破。任新民主持研制出了采用可贮存推进剂的火箭发动机；郝复俭主持研制成功了高精度陀螺、加速度表；在姚桐斌主持下与北京、上海、沈阳有关单位协同攻关，研究解决了不锈钢高温钎焊、铝合金化学铣切等工艺难关，试制成功了弹头烧蚀防热、燃气舵等所需的新材料。同时，在控制系统、遥测系统、地面设备、结构强度与环境工程等方面，也取得了许多研究成果。这些都为中程地地导弹研制打下了坚实的技术基础。”
回忆起这段历史孙家栋感慨地说：“小时候最大的愿望是将来能成为一名土木建筑师，幻想将来可以建造大桥；在哈工大读书时，当时听说学校要增设汽车专业，我觉得汽车更神秘，可能比造大桥更富有挑战性；没曾想最终学的却是飞机制造，但又没有搞过一天的飞机制造。从毕业后一开始工作就从事了导弹研制，当时心想，这辈子就是导弹了，立志一门心思倾注于最初的仿制导弹和东风导弹的研制工作，然而，更没有料想到的是搞了近十年的导弹却又与卫星结下了不解之缘。”
3、结缘卫星
空间技术研究院的组建
人生之路如同九曲黄河，因某种机缘就会发生大的转弯。走上工作岗位就从事导弹研制的孙家栋，被独具慧眼的钱学森点将，负责中国第一颗人造卫星的总体设计工作，开始走上研制卫星的道路。
孙家栋曾在《奔向空间的历程》的文章里，针对我国开展人造卫星工作写道，这是党中央发出的向空间进军的动员令。毛泽东主席的号召是在世界上第一颗人造地球卫星发射成功半年后发出的，表明中国人民有信心、有能力登上空间技术的舞台，表达了中华民族有独立于世界民族之林的勇气和决心。从此，拉开了中国空间活动的序幕。
早在1957年10月4日苏联发射了第一颗人造地球卫星始，中国科学院与国防部第五研究院就对中国发射人造卫星有过考虑，认为研究人造卫星虽然工作艰苦复杂，但必须及早开展有关研究、早日制定研究方案，列入国家总体计划。
1958年5月17日的中国共产党八届二中全会上，毛泽东发出号令：“我们也要搞人造卫星！”
从这之后的许多年里，聂荣臻元帅亲自领导，时任中国科学院和国防部五院负责人的张劲夫、钱学森、王诤等组织有关专家研究制定了中国人造地球卫星发展规划。一些著名科学家，如钱学森、赵九章、钱三强、陈芳允、陆元九、杨嘉墀等发表许多搞人造地球卫星的意义及实现途径的论文。但是，由于种种历史原因，中国第一颗人造卫星和其他航天器的研制是分散在中国科学院和其他一些部门进行的，这给组织领导和指挥调度带来很多困难。解决体制队伍的问题，是我国人造卫星工程研制初期的一个关键问题。
1965年元旦过后，钱学森向聂荣臻又一次提到了中国的人造卫星事情，钱学森说：“我们在卫星研究方面已经开展了许多研究，现在看来，应该提到日程上来了。搞卫星是件很复杂的事情，只有及早准备，到时候才不会误事。”
聂荣臻说：“人造卫星的事，我和总理也经常议论。前几年我们在这方面的条件还不太成熟，做了一些基础性工作。去年国庆节的时候，毛主席还专门向我问过这方面的情况。”
钱学森接着说：“人造卫星的作用还不光在军事方面，还可以搞测地卫星、广播通信卫星、气象卫星等等，尤其是载人卫星，前景很广阔。从我们现在所具备的条件看，发射10公斤的卫星是可以实现的。”
钱学森阐述了人造卫星的用途，一个国家要搞人造卫星，首先应当开展航天领域的研究，而航天领域的成果是国家综合国力的体现。
在当时那个年代，中国的基础科学还相当薄弱，人们并不知道什么是航天？
孙家栋为国防科工委科学技术部1991年公开出版发行的《中国军事百科全书——军事航天技术分册》撰写条目内容时，对“航天”和“航天学”作了如下叙述。
航天——狭义指，是人类在太空的航行活动。又称空间飞行或宇宙航行。广义指，是人类探索、开发和利用太空以及地球以外的天体的活动。这一活动借助航天器来实现。包括环绕地球的运行、飞往月球或各大行星的航行（包括环绕天体运行、从近旁飞过或在其上着陆）、行星际空间的航行和飞出太阳系的航行。航天的基本条件是航天器达到足够的速度，克服摆脱地球引力或太阳引力。宇宙速度是航天所需的特征速度。在相当长的时期内，航天基本上是在太阳系以内的航行活动。航天是20世纪科学技术进步和社会生产发展的结果，其作用远远超出科学技术领域。人们通常把太阳系内的航行活动称为航天，把太阳系以外的航天活动称为航宇。航天有时也泛指航天工程或航天技术。
航天学——是研究航天基本原理和指导航天工程实践的综合性技术科学。又称星际航行学。航天学是航天系统、特别是航天器和航天运输系统的设计、制造、试验、发射、运行、返回、控制、管理和使用等航天技术的理论基础。主要分支学科有航天动力学、空气动力学、火箭结构分析、航天器结构分析、航天热物理学、火箭推进原理、燃烧学、航天材料学、火箭制造工艺学、航天器制造工艺学、飞行控制和导航理论、空间电子学、飞行器环境模拟理论、航天医学、航天系统工程学等。航天学是多种基础科学和技术科学在航天应用中发展起来的，航天工程实践是以航天学的理论作指导，它又丰富和发展了航天学的内容，使之成为一门自成体系的现代综合性技术科学。
涉及到这么多的学科，牵扯到如此繁多的部门，在当时的历史条件下要做成这件事需要攻克各个方面的难关是可想而知的。但是，中国要做这件事情，而且要下决心做成这件事情！中国人的决心是不可低估的。新中国建立短短几年里向世人宣告一个了事实，正如毛泽东在《论联合政府》中讲到的：“我们正在做我们的前人从来没有做过的事情。我们的目的一定要达到。我们的目的一定能够达到！”
1965年初，中国科学院地球物理研究所赵九章所长和自动化研究所吕强所长联名向中国科学院提出了研制卫星的建议，中国科学院组织力量拟制了发展卫星的规划纲要。与此同时，国防部五院钱学森副院长也向国防科委提出了将卫星及其运载火箭的研制列入国家计划及早开展研制工作的建议：
自苏联1957年10月4日发射第一颗人造卫星以来，中国科学院和国防部第五研究院对这些技术都有过一些考虑，但未作为一项研制任务。现在看来，弹道导弹已有一定基础，如进一步发展，即能发射携带仪器的卫星，计划中的洲际导弹也有发射人造卫星的能力。工作是艰苦复杂的，必须及早开展有关研究，才能到时拿出东西。因此，建议早日主持制定研究计划，列入国家计划，促其发展。
聂荣臻大力赞同这个建议。1965年2月聂荣臻针对钱学森的报告，进行了具体批示：
我国导弹必须有步骤地向远程、洲际和人造卫星发展，这点我一直很明确。人造卫星早就有过考虑，但过去由于中程弹道式导弹还未搞出来，技术力量安排上有困难，所以一直未正式提出这个问题。钱的这个建议，我意，请张爱萍邀请钱学森、张劲夫等有关同志及部门座谈一下，只要力量上有可能，就要积极去搞。步骤上，还是先把中程导弹搞出来，作为运载工具。头部（卫星）要与中国科学院结合起来，充分利用地球物理所及搞探空技术的力量。如何分工，请在座谈会上研究一下。可考虑卫星以中国科学院为主进行研制。
根据聂荣臻的批示意见，张爱萍受委托即邀请中国科学院党组书记、副院长张劲夫、主管航天工业的七机部副部长钱学森、主管电子工业的四机部副部长孙俊人等，对发展卫星的必要性和可行性进行了论证。张爱萍组织有关部门进行具体研究和落实后，大家一致认为，进行卫星工程研制的技术基础已经基本具备，应该统一规划，有计划按步骤地开展研究工作。据此，国防科委于1965年3月提出了《关于人造卫星研制工作的报告》。当时中央军委负责这项工作的罗瑞卿组织研究后，认为这个报告切实可行，立即转报了中央专委。
1965年4月10日，国防科委副主任罗舜初招集钱学森、张劲夫、张震寰、赵九章、钱骥等又对卫星发展规划方案的有关问题进行了详细研究。
报告送上只有不到一个月时间，就得到中共中央专委第十二次会议的正式批准。中央专委批准将卫星工程研制计划列入国家计划，国防科委对人造卫星工程具体组织协调。会议明确了工程技术抓总和卫星、运载火箭、测量、跟踪、遥测以及设备研制和组织协调、任务分工。
1965年8月，中央专委原则批准了中国科学院提出的卫星发展规划纲要，同意第一颗卫星争取在1970年左右发射。
然而，一场对党和人民造成巨大灾难的“文化大革命”在这时爆发了，“文革”的混乱冲击着全国的每一个地方，也必然冲击到了航天科研部门，冲击到了卫星研制的每个角落。
聂荣臻元帅面对现实，为了设法缩小影响，将混乱限制到最低程度，保证“东方红一号”卫星工程按计划顺利进行，对形势分析后，向周恩来总理作了汇报，决定给中央起草一个报告。
1967年3月，中央专委向中共中央正式上报了《关于军事接管和调整改组国防科研机构的请示报告》，周恩来总理非常同意报告中的意见，为了加大稳定局面的力度，还提出应当对六个国防工业部实施军事管制的建议。
报告修改后即报毛泽东主席，即日便圈阅：“总理照办。”
于是，中共中央、国务院、中央军委联合发布了对六个国防工业部实施军事管制的决定，并且组成由粟裕担任组长，王树声、向仲华任副组长的国防工业军事管制小组，在国务院和中央军委的领导下对六个国防工业部实行全面领导。向各单位明确提出，以正面教育为主，不开展大鸣、大放、大字报、大辩论。与此同时，还采取了其他一系列组织措施，从机构和管理方面来保证卫星研制工作的正常进行。
1967年6月，中央军委常委会议专题研究组建空间技术研究院的问题，确定了由国防科委具体负责空间技术研究院组建工作。
负责中国第一颗人造卫星总体设计
1967年7月29日午后，盛夏北京，骄阳似火。孙家栋正在进行导弹设计，汗流浃背的他为了不让头上的汗珠流下来，用一条毛巾围在脖子上，趴在图版上在画图。
这时，国防科委一位同志在没有打任何招呼的情况下，驱车直接来到位于北京城南孙家栋的办公室，简单明了地对他说：“我是国防科委的汪永肃参谋，组织上派我来向你传达上级的指示。国家将要开展人造卫星方面的研究，为了保证人造卫星研制工作能够顺利进行，中央已确定组建空间技术研究院，由钱学森担任院长，专门负责人造卫星方面的研究。钱学森向聂荣臻元帅推荐了你，根据聂老总的指示，上级决定调你去负责我国第一颗人造地球卫星的总体设计工作。”
当时造反派夺权，行政领导干部靠边站，汪永肃参谋只好直接找到孙家栋本人谈了上级的安排，并且当时谈完当即就用吉普车拉着孙家栋从北京的南苑来到位于北京西北部的友谊宾馆，宾馆北馆是空间技术研究院开设的临时办公地点。到这里后，有关领导与孙家栋又详细谈了组建卫星总体技术部的具体意图。
对于卫星总体设计工作来说，是要将概念性的卫星从理论变为现实，要从概念研究变为工程实施。作为实施的途径，首先要提出并解决卫星从地面研制到空中运行全过程，并明确每个环节的技术指标要求，以及系统与系统之间、分系统与子系统相互间错综复杂的技术接口。
孙家栋想，组建卫星总体研究设计部，必须按照工程研制的科学规律扎实地展开工作。
当时正是“文化大革命”的混乱时期，行政机构已基本被“砸烂”，派仗正闹得激烈。如何建立并组成卫星总体设计队伍，是摆在孙家栋面前非常棘手的问题，也可以说，孙家栋是受命于卫星研制的关键时刻。
为了尽快启动卫星总体工作，孙家栋向钱学森提出建议由一分院推荐几个搞总体方面的技术人员。钱学森经考虑后答复说，从一分院抽人可以，但在当前“文化大革命”两派正在闹腾的局面下，推荐来的人能不能保证质量？所以，在这种特殊情况下不能依靠一分院推荐，由你孙家栋提个名单后再研究确定。
搞卫星总体，要先选人，而要选的人却在派系之中，在“无限忠于毛泽东的年代”搞卫星是人人都想争的事情，当时的孙家栋只有38岁，虽然年轻，但各方面的工作出色，在人们眼中已是有影响的人物，像这样的中层领导干部，稍微不注意就会引火烧身。所以选人才的事若处理不当，自己被“上纲上线”倒是小事，关键是卫星研制工作肯定会受到影响。
孙家栋心一横，既然领导交给了这个重任，就要敢作敢为，要抛弃一切顾虑、一门心思从搞卫星的需要出发，不怕别人说三道四。被选中的人只要条件优越、只要技术水平高超，就不去管他是这派、那派的。
经过一段时间紧张的考察、挑选，从不同的专业角度和技术特长出发，孙家栋最后选定了18人，当这18人的名单提交给钱学森后，钱学森点头赞同又很快得到了聂荣臻老总的批准。
这便是中国卫星发展史上有名的“航天卫星十八勇士”，他们是：
戚发轫 沈振金 韦德森 张福田 彭成荣 尹昌隆
朱福荣 孔祥才 王 壮 杨长庚 王大礼 张荣远
刘泽光 郑忠琪 林殷定 鲁 力 王一方 洪玉林
孙家栋在说起当年“航天卫星十八勇士”时，浮想联翩，他说：“形成一个队伍是非常难办的一件事情。两个单位，要真正把它混合起来，这里头类似人事关系等什么关系都是复杂的。根据技术上的需要，好比搞卫星的，这里头应该是有几个实验室。这个卫星里都有什么东西，应当怎么组织，还要考虑到要搞总体的特点。我主要还是从工作需要来考虑的，但是我感觉科学院同志确实也有很大的支持，因为南苑来的人总归还是少数，这个工作还要依靠科学院的同志。大家到最后团结到一块儿，用两年多的时间把这个事情搞起来，当时确实不是容易的一件事情。当时我到空间研究院的时候也是接近四十岁的人了，在现在看来已经不年轻了，但在那时候还是很年轻的。把造卫星这么大的事情交给你去负责，那感觉确实是既有压力也有动力。”
这“十八勇士”由于系统、专业分配合理，每个人的基本素质有目共睹，所以无可争议地得到了大家的认同。1967年10月，当“十八勇士”离开一分院时，两派人员高举彩旗、各站一方，敲锣打鼓，热烈欢送，这在两派矛盾势不两立之时也实属罕事。难怪当时的领导和群众都一致评价说，孙家栋这活儿干的漂亮，开了一个好头。
上任伊始，孙家栋即着手主持了第一颗卫星总体和分系统技术方案的论证工作，从系统工程的观点出发，重新制定了“东方红一号”卫星的总体技术方案和研制任务书。由于总体技术队伍得到了组织落实，使卫星研制工作如同夹缝生存在暗中快马加鞭。当时外面是轰轰烈烈的“文化大革命”，是“如火如荼、造反有理”的情形，内部卫星研制却坚持按照军队序列，摆脱“文化大革命”的冲击和干扰，尽量为技术人员营造一个相对“安宁”的环境。这段时间，科研人员加班加点做设计、搞试验，努力攻关，解决了一系列技术问题，制定了卫星总体新指标，确定了卫星研制的新方案。
1967年12月，国防科委组织召开“东方红一号”卫星方案论证协调会，各有关单位和有关系统二百多人参加了会议。会议确定了第一颗人造卫星的总体技术参数和各分系统技术方案，确定这颗卫星的技术水平要高于苏联、美国第一颗卫星；三级运载火箭的前两级用正在研制的中远程地地导弹改制，第三级为固体火箭；同时将这颗卫星命名为“东方红一号”；卫星总体技术方案抽象而通俗地概括为“上得去、抓得住、听得清、看得见”，这12字便是卫星总体的实现目标。
技术目标确定以后，需要对大量没有论证清楚的问题进行逐一落实，尤其是理论的设想方案如�