实践卫星
中国第一颗卫星发射成功后！孙家栋不负众望，他将挑起更重的担子。
早在1965年前后，科学院及有关单位就对研制卫星开展了许多预先研究。比如电源系统中太阳能电池片，镉镇电池的可靠组合，主动无源热控系统中百叶窗机构在真空状态下轴与轴承间的真空冷焊等关键技术。如何将科研成果运用于工程应用，是孙家栋思考比较多的问题。1970年5月，孙家栋主持制定了中国第二颗人造卫星“实践一号”卫星总体技术方案设计充分继承了“东方红一号”卫星的技术和经验，充分应用了已有预研成果的新技术、新工艺和新设备，同时简化了卫星研制程序。1971年1月19日，“实践一号”卫星和“长征一号”运载火箭由北京运到酒泉卫星发射中心。1月19日是农历腊月二十三，距离中国农历新年只有一周时间，但航天人心中对事业的热情远远超越了对传统节日的关注。参加试验的技术人员如同对待上战场一般，纷纷写决心书、保证书，放弃与家人过团圆年而请求去几千里之外天寒地冻的塞外戈壁。
卫星从北京运抵酒泉卫星发射中心后，发射中心和航天试验队的技术人员按测试计划对卫星和火箭展开了测试。测试设备刚刚准备就绪大家就迎来了一年一度的新春佳节，参加发射任的人员仅仅在大年初一热热闹闹地吃了一顿饺子就又回到了火箭、卫星的旁边。当火箭按照正常程序进行模拟飞行试验时，运载火箭控制系统计算装置的关机指令出现了异常，大家通力合作迅速査明是由于程序配电器转动产生的电火花造成的。另外，连接陀螺加速度表的工艺电缆过长也是其中的隐患。孙家栋参加了故障分析总结会，会后他召集有关人员开会，要求对火箭的故障在卫星的各个系统举一反三査找隐患，要按照要求彻底消灭不安全因素，确保卫星发射成功。
之后，孙家栋组织相关人员对卫星与火箭进行了11个状态的发射机与应答机的无线电干扰试验，不仅掌握了无线电设备之间的相互干扰因素，而且摸清了干扰程度，为电子仪器的设计和改进提供了宝贵的经验。在此基础上，为了确保卫星发射时跟踪测量的准确性，渭南测控中心又组织进行了卫星、火箭与地面测控设备的匹配模拟飞行试验，还用飞机装载上火箭和卫星的遥测、外测设备与地面设备进行校正飞行。
1971年3月3日，关内已是初春季节，但位于西北大漠的酒泉卫星发射场依然寒风凛冽，一望无际的戈壁滩被阵阵寒风泛起黄色的沙尘。傍晚时分，天边的太阳缓缓落山，唯有发射场上人们在紧张有序地进行卫星发射的最后准备。20时整，发射场坪已空无一人，雄伟的火箭矗立在发射台上待命升空。这时，发射场的高音喇叭里传来地下控制室调度指挥员的口令：“一分钟准备！”
20时03分，随着“点火！”口令的下达，“实践一号”卫星腾空而起！
20时12分，测控系统报告卫星准确入轨的消息，“实践一号”卫星进入近地点266公里，远地点1826公里的预定椭圆轨道，卫星倾角69.9度，周期106分钟，完全符合预定指标。然而，天有不测风云，卫星正常运行后，设立在全国各地的测量台站竟然都接收不到卫星上发送的遥测信号，入轨后的卫星成为无法向地面发送信号的哑巴星。这一情况令孙家栋焦急万分，他带领同事们立即分析原因，期望尽快找到故障所在。
3月4日晚7时，孙家栋带领几位同志驱车来到北京京西宾馆，参加国防科委主持召开的紧急会议，专题研究讨论“实践一号”卫星出现的问题和解决方案。经过分析，初步认为故障原因是末级火箭与卫星没有实现成功分离，遥测天线不能正常伸张，致使遥测信号不能正常发送。“实践一号”卫星在浩瀚的太空中漫游，地面人员却不知道它的具体位置和工作状况，几天时间里，卫星曾经几十次飞过中国上空，但因为接收不到卫星上的遥测信号，只能心中默默祈祷静静等待卫星信号的出现。
3月11日，奇迹出现了，正当地面人员仔细捕获监听时，突然在嘈杂的无线电信号中出现了一个大家亲切熟悉的信号，并且信号越来越强，越来越趋于正常。经过判断，这信号果然就是几天来大家期盼等待的“实践一号”卫星的长期和短期遥测信号。
3月20日，天文台观测到卫星与运载火箭三子级分离的确切情况。
至此，“实践一号”卫星投入了正常运行。卫星发射成功了，但在卫星研制过程中有件趣事，却对卫星的正常使用起着决定性的作用。“实践一号”卫星继承了“东方红一号”卫星外形方案，也采用72面的棱球体，不同的是，当你稍加注意会发现卫星球体表面除了28块太阳能电池外，怎么还多出了两个亮闪闪的“耳朵”？
原来，这也是孙家栋解决技术难题的又一个绝招。按照研制阶段卫星在模拟太阳光照射卫星北极进行热真空试验时发现，附舱I的温度比计算结果低了ISt，仅为-25t~23.5冗。附舱I的遥测设备如果长期在这个温度范围将会影响正常工作。但这时，按照发射的总体进度已经来不及对整星的热控设计进行更改。有人提出是不是可以采用孙家栋“东方红一号”卫星时的串联电阻方式来解决？而太阳能电池的总供电功率也仅有不到10瓦，况且已经被各系统分配无余，显然是不可能的。如果不解决这个问题，整个发射计划都有可能被拖后腿。
这又是一个关键时刻。孙家栋逆向思维的总体技巧又派上了用场，他眉头一皱，计上心来。孙家栋提出设法把太阳的热量多吸收一点进入卫星，可以在卫星的外壳体上的适当角度安装两片镀金板。因为在诸多金属材料中，黄金具有吸收热量多、挥发热量少的特性，这两片“耳朵”便可以将太阳的热量吸收进入卫星内部，使卫星舱内的温度变化范围控制在设计要求之内。
“实践一号”卫星发射后，多年前的多项预研成果得到了验证和成功应用，使用太阳能电池与镉镍电池联合供电系统，突破了卫星长期供电的技术，为后续应用卫星长期供电奠定了良好的基础，成功实现了百叶窗机构的主动无源热控系统和低功耗的小型遥测系统。探测了空间磁场和空间带电粒子的空间分布，获得了我国地区上空及其附近区域内辐射带下边缘区域的位置和特征。“实践一号”卫星是中国第一颗长寿命卫星。原计划在轨道工作1年，但实际上工作长达8年。大大超过了设计指标。这项成果在国内和国际曾引起了广泛注意，为我国研制长寿命卫星奠定了基础。
遥感卫星
孙家栋经常说，我能够主持卫星总体设计工作，得益于中国航天事业的稳步发展。是中国航天事业的发展为自己提供了“平台”，是中国航天事业的发展成就了自已。
1965年4月29日，当时的国防科委根据中国航天技术的总体规划进展，向中央专委提交研制和发射我国人造卫星的情况报告中，已经将返回式遥感卫星列入航天技术10年奋斗目标。中央第十三次专委会明确指出：“我国发展人造卫星以应用卫星为主，应用卫星以返回式遥感卫星为主。”在这一决策下，加速了返回式遥感卫星的发展。
在那个年代的国际航天领域，对航天技术的保密程度比现在不知道要神秘多少倍。当时的中国也不可能与国外开展技术合作。中国开展返回式遥感卫星研制，一无资料，二无经验，难度之大可想而知。在当时，除了要完成卫星本身的研制，在研制中还要与星上有效载荷的研制同步进行。星上相关技术的攻克情况，比如全景扫描相机光学设备、胶片的厚薄及质量水平等，所出现的问题会直接涉及卫星方案，常常会牵一发而动全局，不仅大的方案，就是很多具体细节都需要孙家栋随时进行全面考虑，综合协调。
1974年11月5日11时，在一望无垠的茫茫戈壁上，完成星箭对接的运载火箭矗立在发射台上，整装待发的第一颗返回式遥感卫星完成了各项检测。天空晴朗，万里无云，乳白色的运载火箭更加醒目。发射场按程序完成了推进剂加注、功能测试、升空前的综合检査……
这时，调度指挥的扬声器里传出洪亮的口令：“控制转内电！”“遥测转内电！”“外测转内电！”这个紧张关头已经是卫星发射进入倒计时1分钟准备的紧张时刻，发射调度指挥员已经果断地下达了“电缆摆杆摆开”的口令。随着口令的下达，各系统的地面电缆与火箭、卫星连接的电信号插接件、气源连接器纷纷按程序依次脱落下来，它们连同发射塔架电缆摆杆那长长的臂膀一起摆向火箭的背后，火箭托举着卫星在刹那间就要点火起飞……然而，这时的卫星却没有收到成功转内电的信号，发射指挥台上的倒计时指示计上的时间正在一秒钟、一秒钟地递减，所有人员都屏住呼吸在静等那火箭点火的轰鸣声，整个指挥控制室、整个发射场都异常安静。这时，离火箭点火的时间只剩下几十秒钟。
卫星没有按照设定的程序转入卫星内部自供电，即专业术语的“内供电”状态，这一突然现象意味着在不到一分钟内火箭点火，运载火箭将会带着不能正常供电的卫星起飞升空。若是那样，送入太空的将会是一个重达2吨重的毫无用途的铁挖疼。就在这安静的千钧一发时刻，听到了孙家栋的一声大喊，他不顾一切胆断命令“停止发射！”如果按照正常程序逐级上报，等待指挥员发布“停止发射程序”的命令已经根本不可能了。这时，发射程序终止了，可孙家栋却由于神经高度紧张而昏厥了过去。发布“停止发射程序”的命令需要一级一级申报批准，按正常情况绝不该由孙家栋发布。如果孙家栋没有很高的威望，指挥员是不会执行他的命令的。
要知道，在这紧急关头果断处置需要何等的胆识！将需要承担多么巨大的风险！在那个年代，还不仅仅是技术风险，更可怕的是那无法承担的政治风险。孙家栋如果不把个人的一切私心杂念置之度外，怎能有如此的气魄！然而，可供卫星发射的时间段仅为11点至15点30分，这个时间段称之为卫星“发射窗口”。此时的火箭早已是加满了燃料，加满燃料的火箭对停放时间是有严格要求的，将会引发的其他相关连锁问题还有很多，已经来不及一项一项罗列分析。
在发射指挥控制室里的人员都是指挥人员，操作人员随着工作的完成已经分批撤离到距离发射台十几公里外的观测点。当时现场紧急决定安装一个电容器，这需要召回卫星电路设计人员和组装人员。那个时候还没有发达的移动电话之类的通信工具，当时采用了最原始的高音喇叭从发射场把有关人员呼喊了回来。操作人员回来后如何完成电容的安装仍然是一大难题，因为脱落插头的盖子是一次性使用闭锁的。首先是打不开，其次是即便打开担心闭不上。最后决定只能采取撬开返回舱头部稳定裙的壁板来安装。这个壁板是12块用化学胶脂粘合上的既具有一定强度，又可以减少阻力的波纹板和平面板，撬开稳定裙的壁板后可以伸进去手拨开脱落插头盖子的闭锁弹簧，打开插头盖。时间一分一秒地过去，操作人员排除了种种连锁问题，终于完成了各项准备，重新将插头插好，卫星和火箭又重新进入发射程序，各系统也恢复到了发射前1小时准备状态。发射场的人员依次撤离，指挥人员重新在地下指挥控制室就位。
15时30分，“各系统转内电”的口令再次发出，随着“点火”口令的下达，火箭在震耳欲聋的呼啸声中离开了发射台……天有不测风云，没曾想到运载火箭在点火飞行20秒钟后出现了失控现象。由于火箭故障，迫使发射场安全控制指挥员不得不按照发射故障处置预案，对火箭实施了安全自毁指令。顿时，卫星连同火箭在一声巨响声中随着爆裂的火焰炸成碎片，散落在离发射台不远的地面。
几年来的心血瞬间化为灰烬，孙家栋和他的技术人员们为之操劳了上千个日日夜夜的成果，还没来得及亮相便永久性地消失了。大家悲痛交加，有的忍不住痛哭流涕，只有亲身经历了磨难的人才能体会到内心的艰辛。但又必须面对现实，孙家栋坚定地说：虽然事故是由于火箭的故障造成的，但也要从火箭的故障中找出共性的东西，以此总结经验教训，引以为戒，狠抓卫星质量。
几十年过后，每当大家提起这次事故，孙家栋在惋惜之余还总是情不自禁地流露出内心的难过。每当说到那次失败，孙家栋仍然记忆猜地说：1974年11月5日的那次发射，造成了非常严重的损失，给大家带来终生难忘的教训。后来把原因彻底查出来后，发现却是由一个非常简单的小问题引发的：失败缘于火箭里的一根导线。这根导线里头的铜丝质量不好，可外层肢皮是完好无损的。当火箭发射时的剧烈震动那么一震，铜丝恰巧就断开了。当时火箭爆炸的现场，那真是一片火海！从发射场的一角望去，火箭残骸燃烧的火焰把整个半边天都映成了红色。那个惨相，真真令人痛心。虽然过去航天严格强调必须保证质量第一，要求对每一个螺丝钉也必须绝对认真严格地对待，但终究是没有经验，大家从来没有过这方面的失败体会。当时，能把问题的原因找出来也不是那么简单的事情。那么大的一片沙漠里，大家基本上把那块沙地给翻了一尺多深，然后拿筛子把任何一个小块的东西都给筛了出来。炸得再碎也都得挑出来，之后让大家来认领自己的东西。这一块小铜片是我这个仪器上的，那个螺钉是你那台仪器上的。大家都分门别类，对照残骸——认真检查。轮到对一根导线进行排查，当拿起这根导线用光一照时，发现完整的外皮里面的导线却是断的！但是，只找着这个还不算是充分的证据，还要弄明白这根导线是哪个系统上的？是什么设备上的？这根导线是在什么时间断的？断了之后会出现什么样的现象？要做充分的理论分析，再到试验室进行模拟试验。一定要将试验结果与火箭事故情况完全一样，才能证明这个东西与故障的实际关系。
火箭和卫星研制人员没有被失败吓倒，孙家栋鼓励大家不要灰心、不能丧气。一年后，一枚新运载火箭和一颗新的卫星完成了各项检测程序，又雄伟地矗立在了发射台上。
1975年11月26日，随着发射指挥员“牵动”、“开拍”、“点火”的口令，“长征二号”运载火箭携带着返回式遥感卫星离开地面、冲出大气层、飞向太空……
“火箭飞行正常！”
“遥测设备捕获目标！”
“遥测跟踪正常！”
“外测跟踪正常！”
“卫星飞行正常！”
“星箭分离正常！”
“卫星准确入轨！”
在卫星航区跟踪测量站一声接一声的报告口令中，调度中传来了喜讯，返回式遥感卫星发射成功了。
