3D打印“身影”现身东方红一号卫星诞生地

　1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，中国人从此开始了探索太空的征程。今年3月，经党中央、国务院批准，自2016年起，将每年4月24日设立为“中国航天日”。

　　在我国首个航天日来临之际，记者走进“东方红一号”卫星的诞生地航天科技集团公司第五研究院。“中国航天在一穷二白的基础上，一步一个脚印，逐步发展壮大，建立健全了涵盖设计、研制、试验等在内的完备宇航产业链，更打造出一批比肩国际先进的‘拳头产品’，可以说历尽艰辛见辉煌”，五院院长张洪太这样感慨。

　　从笔尺制图到全三维数字化设计

　　1958年，中国科学院派出了由赵九章、杨嘉墀、钱骥等科学家组成的“高空大气物理代表团”到苏联“老大哥”那里去考察卫星工作。但是，专家们在“老大哥”的家里住了70天，连卫星的影子也没看到。“靠天、靠地靠不住，发展人造卫星，必须依靠自己的力量”，这是中国代表团发自内心的声音。

　　1968年2月20日，经中央批准，中国人民解放军第五研究院（现称五院）正式成立，首当其冲的是建立卫星总体设计部。面对国外的严密封锁，研制人员不要说完整的资料，就是卫星样品也没看到过，基本的研制条件更不具备，手摇计算机成为了设计人员眼中的宝贝，在纸上画图纸、爬格子成为了设计师的必修课。

　　现如今，走进航天城的数字化协同设计中心，泛黄的图纸、笨重的三角尺不见了踪影，映入眼帘的是一排排高性能的计算机。有如《钢铁侠》中战甲的打造流程，航天器每个零部件都以三维的方式展示在虚拟显示屏上，设计师、工艺师、产品保证师、试验检验人员等各岗位人员集智攻关，一起完善着设计方案。随后，数字化的设计方案会传递到厂房、车间，通过数控机床、3D打印等方式完美展现。在研制的全过程，产品检验、试验的各类数据都会完整地记录在信息系统中，方便核查。

　　“我们的不少型号研制都实现了无纸化、自动化，可以说卫星和飞船的每个数据都奔跑在数字化的‘高速路’上”，五院设计师自豪地说。

　　从笔尺制图、算盘运算到全三维数字化设计、虚拟试验、产品全生命周期数字化质保，我国宇航产业的总体能力实现了跃升。五院当前已经建立起总体部、、通信卫星事业部、载人航天总体部、航天东方红卫星公司、深圳东方红海特公司五大总体单位，宇航业务涵盖载人航天、导航定位、深空探测、通信广播、对地观测、空间科学与技术试验六大领域。

　　从土法上马到自动化生产

　　在“东一”研制过程中，没有条件创造条件也要攻克难关的故事很多很多。在给“东一”的铝合金外壳蒙皮表面进行光亮阳极氧化处理时，正值寒冬，由于五院529厂厂房内不具备生产条件，大家便在冰天雪地里搭起一个木棚，在里面挖了两个大坑，上面支起三个大铅槽，槽中放入硝酸溶液，下面用木柴烧。为了防止风沙弄脏电解液，他们就在木棚上盖上几片石棉瓦。没有防毒口罩，他们就用湿毛巾捂住鼻子做试验，实在憋不住了，就跑到棚子外面吸几口新鲜空气，又跑回棚里继续干。经过两个多月的苦战，终于攻克了难关，使蒙皮表面的辐射率和吸收率达到了规定的技术要求。

　　46年过去了，航天产品的生产条件和研制能力都发生了巨大变化。如今，当你走进航天城厂区的特种工艺厂房，你会发现厂房高大宽敞，光线明亮，生产线上产品流转不休，溶液槽上水汽蒸腾，在阳光的映射下似乎有种诗意的美感。尽管生产过程中需要使用多种化学溶液，但是却闻不到什么刺鼻的味道；工人们服装整洁，肩扛手提的活儿越来越少，反而更多的是在自动化设备的电脑前编写着程序生了巨大变化。

　　从中国首创到世界一流

　　“卫星上了天，能不能抗得住复杂的外太空环境？谁敢给出答案？如果因为空间环境导致卫星在轨失效，致使整个项目功亏一篑，谁敢担这个责任？！”这是当年参与研制“东一”的赵九章和钱骥面临的难题，他们慎重考虑，做出了“自主研制卫星空间环境模拟设备”这个在当时看来根本无法完成的决定。

　　没有资料可查，研制人员就去工厂调研；没有专业基础，他们就参考图书馆里英文、俄文和日文书籍，从真空、低温、太阳辐照等一些基本原理学起；国家没有好的工业基础，他们就自己想办法，自己负责工艺和审查图纸，自己设计，自己跑加工。

　　1964年，全部材料立足国内，中国第一套空间环境模拟试验设备KM1和KM2研制成功，直径2米，为卧式结构，填补了我国航天空间环境工程领域的技术空白。

　　如今，坐落在天津滨海新区的国际一流的大型总装集成与测试中心（简称AIT中心）里面“宝贝”可不少：五院自主研制的亚洲最大、世界第三的KM8 空间环境模拟器；世界上推力最大的电动振动台系统140吨振动台；容积排名世界第二的4000立方米高声强混响室；大型航天器密封性测试系统，其收集室为目前国内外尺寸最大、构型最复杂、难度最高的收集室。这都是国际一流环境模拟试验设备。它们即将承担起我国载人空间站等大型航天器总装、集成、测试等工作的重任。

　　从一枝独秀到精品纷纷涌现

　　1967年，“东一”方案确定了“上得去、抓得住、听得到、看得见”的技术要求。为了让全世界人民都听到新中国第一颗卫星的声音，五院科研人员经过反复研究，从火车站的钟声中受到启发。又跑遍了北京乐器研究所、上海国光口琴厂等单位，进行广泛的调研，最后决定用电子线路模拟铝板琴演奏清晰悦耳的《东方红》乐曲。从“音键”的选择、调配，到所有元器件、材料和测试仪器，科研人员反复进行探索试验，经过上百次试验，终于取得了令人满意的效果，保证了中央提出“听得见”的要求。

　　对于“看得见”，专家们想出了“借箭显星”的妙招，即在和卫星一起进入太空的长征一号运载火箭的第三级上设置“观测裙”，这项艰巨任务交给了五院508所。仅用了一年时间，该所就为“东一”赶制了一件漂亮的“裙摆”——上天后形成直径为4 米的球面反光体，达到2-3等星的亮度，肉眼直接可见。1970 年4 月24 日，“东一”发射成功，4 月25 日晚8 点29 分，卫星飞经北京上空，首都人民争相观看。

　　乐音盒、观测裙只是东方红一号卫星上面具有代表性的两个产品，当年研制这两个产品的五院502所和508所也分别成长为卫星控制系统和遥感技术领域的佼佼者。五院也具备了每年研制、生产交付8000台套产品的能力，平台产品国产化替代率达到100%，载荷产品国产化替代率提升到80%。

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