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3节组成，用铰链与卫星腰带相连接。卫星发射前将每根天线收缩成1米长折下，与卫星自旋轴平行套在顶级火箭外壁上的卡环中。火箭飞行临近结束前，顶级火箭起旋（以180转/分的速度带着卫星自旋转），卫星与火箭分离后，短波天线的自由端离开卡环，在卫星高速旋转时产生的离心力作用下，收缩状态的4根短波天线便迅速展开。然而，天线的展开与释放在地面比较容易实现，但在太空中高速旋转状态下则是一项较为复杂的运动过程。
在第一次模拟卫星自旋天线展开释放试验中，出现最后一节天线被折断甩出去的问题，试验没有成功。又做了2次、3次、4次……一直做了10次仍然没有成功。一次次的失败不得不使大家冷静下来仔细分析。大家初步分析认为：天线展开后，两节天线间连接部分太短，强度不够，管子的直径也较大，由于质量大，在高速旋转时的离心力也大，因而末节天线容易折断。为了做到“稳妥可靠、万无一失”，孙家栋经过反复思考，并与技术人员们探讨后提出，天线释放和展开的运动形式是个复杂的运动合成，要作为专题来研究，并且还要考虑在地面做试验时重量的影响。天线组的人员进一步分析、试验后认为，天线与卫星之间只有一个铰链的设计，使每根天线相对卫星只有一个方向的转动，这与卫星自旋时，依靠旋转和离心力使天线展开和释放的实际运动是不一致的。孙家栋统一了大家的意见后，修改了天线结构设计重新进行了几次试验，均获成功。这个技术难关终于被攻克了。
紧接着，又攻克了测量卫星姿态的红外地平仪，顶级火箭上为了增强地面观测的“观测裙”，仪器舱大面积镀金，制作《东方红》乐音装置等技术难关等。
1969年9月，第一颗“东方红一号”卫星完成了初样卫星全部环境模拟试验，结果证明卫星各系统符合指标要求，技术状态正常。
1969年10月，“东方红一号”正样卫星，也就是要发射上天的卫星完成了各系统的研制工作。
向总理大胆陈言
中国第一颗人造地球卫星的研制与发射，将是中国迈向宇宙空间的第一步，无论在国内还是在国际都具有非常大的政治影响。卫星研制的捷报频传同样牵动着周恩来总理的心，总理和中央专委的领导在百忙之中几次听取了卫星研制工作进展情况的汇报。
10月下旬的一天晚上，孙家栋作为卫星总体技术总负责人与钱学森一同来到人民大会堂江苏厅，孙家栋的心情非常激动。他们刚把卫星初样摆放好，周恩来、李先念、余秋里等中央领导和参加会议的有关部委负责人就来到了会议大厅。
这时，当孙家栋近距离看到周恩来总理时，只是感到鼻子一阵阵的有些发酸。总理日理万机，为国家、为人民简直是操尽了心力，周总理脸上出现了很多黑痣，布满血丝的眼睛凹下后显得脸庞瘦削、疲惫，与几年前见到的样子竟是苍老了许多。
孙家栋想起1962年周恩来总理在人民大会堂宴请招待科学技术界知识分子时的情景。当时正值自然灾害困难时期，周恩来总理非常关心这些年轻知识分子的身体状况，特意上了一道“红烧肉”，一寸见方的肉块人人有份，当时年仅30岁出头的孙家栋已是许久没有遇到这样的口福了。要知道，当时毛泽东，拒绝吃肉；周恩来，停掉了茶；邓小平，戒掉了烟……
周恩来步入会议大厅后迎着大家的目光匆匆来到会议桌旁，向站立鼓掌的众人举起双臂招手让大家坐下后自己才坐了下来。
钱学森首先将孙家栋介绍给了周恩来。周恩来亲切地拉着孙家栋的手向他询问了一些简单情况，高兴地说：“这么年轻的小伙子就是卫星专家，这很好嘛，今年多大年龄？”
孙家栋有些羞怯地回答说：“今年40岁。”
周恩来风趣地说道：“哦，还是小伙子嘛，学森同志的年轻弟子满多的嘛！”
本来浑身紧绷、大脑高度紧张的孙家栋，顿时被总理几句风趣的话和朗朗笑声放松了下来。
当周恩来和其他领导人看过卫星初样后，周恩来说：“学森同志，是不是你先谈？”
钱学森点点头说：“好。”于是，将“东方红一号”卫星的研制和“长征一号”运载火箭以及目前发射准备的总体情况作了全面汇报。
接着，由孙家栋对卫星的初样进行了讲解和说明，对主要技术参数和研制中的重要情况作了具体汇报。
周恩来对钱学森和孙家栋的汇报听得很认真，还不时提出一些问题，尤其是对卫星上的每一个环节的质量和质量保障措施问的很详细。
当孙家栋汇报结束时，周恩来总理突然像考场里的考官那样对孙家栋问道：“卫星上总共有多少根电缆呀？”
孙家栋如数作了回答。
周恩来总理又问：“卫星上总共有多少个插头呢？”
孙家栋这时有些语塞。要知道卫星上有许多分系统，系统与系统之间、卫星与地面测试设备之间、卫星与火箭之间，有电源连接插头，有无线电信号插头，还有机械配合插头，只顾了总体把关和严格要求各分系统完成指标，却没有将全部插头进行准确的统计……
孙家栋红着脸有些不好意思地说：“总理，我回去认真统计好后向您汇报。”
周恩来笑了笑和蔼地说道：“这些数字对我来说是没有什么用处的，但对你们来说应该是重要的。你们搞卫星工作首先要仔细认真，应该像外科医生那样对病人的每一条神经、每一根血管都很熟悉，才能保证卫星的万无一失。”
其实，孙家栋在得到他将参加汇报的通知后，大脑就有一个拿不准的考虑，不知道该不该向总理提出卫星许多仪器上镶嵌的毛泽东金属像章对卫星部件的影响，如何处理尊重科学与突出政治的矛盾？会前准备的方案是否能将问题汇报清楚？怎样才能既解决问题，还又不至于使领导为难。
那个时期正是对个人崇拜的鼎盛期间，在街上随处可以看到满身挂着毛泽东像章的人。在那个历史年代人们对领袖的崇拜是可以理解的，但感情与科学若产生了冲突是不可调和的。各系统的卫星仪器做出来后，设备成套安装时在卫星仪器上又很认真地镶嵌一个毛主席像章，有的像章还很大，体现把像章做得越大越漂亮就越能显示出对毛主席热爱的热爱程度。岂不知加上去的这些像章给仪器带来很多问题，首先就是比原来定的总体重量超了许多，比如某件仪器的额定设计重量是三公斤，但往星上安装时却成了三公斤半，这个系统人员会名正言顺地告诉总体人员这超重的半公斤是毛主席像章，在那种历史情况下是没人敢站出来讲增加这半公斤是不对的，但那么多仪器综合在一起，将会使火箭的运载余量减小，必然会降低火箭的可靠性。另外，每台仪器都有自己特定的散热条件，仪器所涂的颜色不同，结构材料的厚度不同，散热的情况也不同，增加了毛主席像章有可能带来许多没有意识到的技术问题。但如果肯定地说在仪器上加个毛主席像章就会把仪器弄坏，从技术角度来讲还没有经过充分论证，也没有完整的计算和试验数据加以说明，所以谁也不敢贸然说话。一边是政治崇拜，一边是卫星的质量保障，大家对这件事情的本质是心知肚明的。在卫星即将出厂前要召开汇报会向总理汇报卫星质量情况，钱学森带领孙家栋一行前去参加。孙家栋头一天想了一晚上都没睡好觉，这件事情到底应该怎么办？到底要不要在会上坦诚报告？因为事关重大，这个会上不说将会错失良机，况且这也是总理非常关心的质量隐患呀。
此时，孙家栋感觉到这件事情如果再不汇报就没有机会了。于是，孙家栋很郑重地说：“从政治感情上来说，大家出于对毛主席的热爱，在卫星仪器上装了毛主席像章，是完全可以理解的。但是从技术角度讲，一是重量超限，二是卫星上天后将会对质量产生影响。”孙家栋简单明了地提出了毛主席像章问题，马上引起了总理的重视。总理当时并没有正面叙说这件事情的对与错，总理说，大家对毛主席热爱是对的，但是大家看看我们人民大会堂这个政治上这么严肃的地方，也不是什么地方都要挂满毛主席的像，有的地方是写了主席的字，但是放在什么地方都是非常严肃的，得认真考虑什么地方能挂什么，你看咱们这个会议室就并没有挂毛主席的像嘛，你们回去好好考虑考虑，只要把道理给群众讲清楚，我想就不会有什么问题嘛。
周恩来一字一句、句句在理的话语，不仅使孙家栋心中豁然开朗，而且使在座各位也都释怀。会后传达了周恩来总理的原话，大家马上按总理说的作了安排，这件棘手的难题得到了解决。
1970年2月初，“东方红一号”卫星成功地通过了整星状态下的自旋试验，火箭和卫星的质量按照要求全部合格，完成了在制造厂出厂前的各项准备工作。
3月26日，周恩来批准火箭、卫星正式出厂，技术人员接到通知将火箭、卫星装上了前往西北发射场的专列火车。4月1日，“长征一号”运载火箭和“东方红一号”卫星在“文化大革命”的一片喧闹声中，如期运抵了酒泉卫星发射中心。
钱学森随同专列一起前往，但孙家栋没有一起去发射场。原来，孙家栋担任着领导职务，造反派又借着孙家栋的爷爷是富农出身而大做文章，由此在政治上受到一定的冲击，他不得不在许多方面“靠边站”。另外北京确实也需要有专家与发射场配合。孙家栋心里想：我是一个科学工作者，卫星发射的成败涉及到国家的利益、关系到在国际上的影响，我只要做到对得起国家、对得起党、对得起人民，群众终究是会理解的。和卫星相比，我个人的事情实在是微不足道。我要从主观上尽我本人的力量想办法多做一些工作，即便由于“革命群众”的原因在客观上开展不了工作，我也要做到问心无愧。
说起富农爷爷，孙家栋一生中起码受过其五次影响。第一次是由学生踏入中国人民解放军队伍变为一名空军；第二次是被选入苏联茹科夫斯基空军工程学院；第三次是加入中国共产党的行列；第四次是从苏联回来参加高度机密的导弹研制；第五次便是这次“文化大革命”。这五关都是孙家栋人生关键的转折点，在中国当时的特定环境下，能够通过层层政治审查的确也是一件不容易的事情，但孙家栋却做到了中国古时说的“过五关”。他毕竟是新中国的科学家，他在每个时期的优异业绩都得到了一致认可而过关。回忆起这段过关闯将的情形时，孙家栋感慨地说：“这五次我都基本是顺利地过了关，要说有什么好办法？其实也没有。要说靠什么？其实靠的主要是自己一贯勤勤恳恳、任劳任怨的工作表现和工作成绩。运动中群众以我的家庭出身提出这样、那样的问题，说我是臭鸡蛋也好，说我是走白专道路的典型也罢，我都没有太往心里去，并且说实在的我也还真的从来没有抱怨过家里，因为那是历史，是不容我选择的历史嘛。要认真起来，其实我还真是没有与我爷爷在一起生活过，要说我的父亲，他也只是一个教师嘛。”
1970年4月2日�