本世紀70年代的第一個春天,嘹亮的《東方紅》樂曲在太空回蕩,這是從我國第一顆人造地球衛星(東方紅一號)上播發出來的。這顆人造地球衛星是在1970年4月24日發射的,重173千克,直徑1米,形狀為多麵體,軌道是橢圓形,近地點439千米,遠地點2384千米,運行周期114分鍾,軌道傾角68.5°。與其他國家獨立發射的第一顆人造地球衛星情況比較,按時間順序,我國屬於世界上第五位;按衛星重量和發射高度,我國優於其他國家;按研製速度,自第一顆原子彈爆炸到第一顆衛星上天,我國隻用了五年半時間,而前蘇聯用了八年時間,美國用了十二年時間,充分體現了我國社會主義製度的優越性。
我國於1971年3月3日又發射了一顆科學實驗衛星,並從衛星上發回科學實驗數據,供研究分析使用。1975年以來,我國連續發射了三顆回收衛星,掌握衛星返回技術在世界上是第三個國家。衛星上天後怎樣叫它返回地麵呢?這要在地麵對衛星進行遙控,指使衛星到達一定位置時,衛星上的小火箭朝著一定方向噴火,使衛星減速而返回地麵。在這期間,我國也成功地發射了三顆重型衛星,標誌著我國發射技術水平在不斷提高。到1978年1月止,我國共發射成功八顆人造地球衛星,形成24個人造衛星。
我國第一顆人造地球衛星的軌道半長徑α=1.222赤道半徑,偏心率e=0.134,軌道傾角i=68.5°,所以軌道麵每天西退1.88°。由於地球自西向東自轉速度每分鍾轉1/4°,這顆人造地球衛星繞地球1周的時間是114分鍾,因此,衛星繞地球一周,地球自轉了約28.5°。這樣,在衛星繞地球第二周時,忽略衛星在1周時間內軌道麵的西退(0.15°),在赤道上,地球的周長40000千米,那麼赤道上這個衛星要在偏西3166千米的地方才能看到;北緯56°,地球周長是24000千米,則在北緯56°的地方衛星在偏西1900千米的地方才能看到;北京是北緯40°,北緯40°球周長30570千米,則在北緯40°的地方,這個衛星在偏西2420千米的地方才能看到。
我國第一顆人造地球衛星上天後,在晴朗的夜晚,我國大部分地區都能看到。開始人們看到有蔭顆衛星接連而來,後來這兩顆衛星相隔越來越遠。為什麼發射一顆衛星卻能看到兩顆衛星在天上飛呢?發射衛星要有運載火箭,當末級運載火箭把衛星送上軌道以後,就把火箭頭上的重173千克的衛星拋到前麵去,這樣就分離成兩個人造衛星了,所以人們會看到兩顆衛星。開始,飛在前麵的是衛星,跟在後麵的是末級運載火箭,但過不多久火箭飛在前麵,衛星卻跟在後頭了。這是怎麼回事呢?在衛星和末級火箭分離時,衛星從火箭頭上彈射出去,衛星速度加快了,火箭速度反而減緩了一些。但速度差別不大,因此,衛星和火箭開始時差不多跑在同一軌道上。衛星既然比火箭跑得快,當然就飛在前頭了。但由於火箭的速度慢,它就不能在衛星的軌道中保持平衡,就被地球吸引得離地麵近一些。這樣,根據克普勒定律,火箭的周期就縮短了,所以用不了多長時間,火箭就會趕到衛星前麵。且由於火箭一般比衛星大,燃料燒完後又較輕,受到的大氣阻力影響大,因此受地球吸引後越來越近地麵,於是火箭比衛星越跑越快,而總是先墜毀於稠密的大氣層中。
人們看到我國第一顆人造地球衛星或末級運載火箭運行時,為什麼有時從西南方向飛來,而有時從西北方向飛來呢?假設把地球縮小,放在書上,那麼書前麵有半個地球,書後麵有半個地球。而衛星軌道也有一半在書前麵,把這一半叫做前半圈;另有一半在書後麵,把它叫做後半圈。地球在不停地旋轉,任何地區每天都有一次轉到前半圈的軌道下,如果轉到軌道附近時,正好衛星從頭上飛過(當然不能天天那麼巧),假如我們過後半圈軌道時,衛星飛過來了,則是從北緯68.5°處由西北飛往東南。注意在後半圈時,對過後半圈地球上的人來說,他們的東麵是圖上寫西的地方,他們的西麵是圖上寫東的地方。如果正好在北緯68.5°的地方來看衛星,衛星總是從書的前麵垂直地穿過書本到後麵去,和地球自轉的方向完全一致,所以衛星一直是從正西飛向正東去。