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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何在实际中实现？地面的东西如何满足空间的条件？空间的环境状况和温度参数全无，需要什么样的试验设施和指标参数也都不掌握。当时，航天系统还没有建立总设计师制度，当时的技术总负责人就相当于现在的总设计师。作为卫星技术总负责人的孙家栋，他大胆地提出对原来的卫星方案进行简化，充分发挥技术人员的聪明才智和积极性，说服了一些老专家，把卫星研制计划分为两步走，先用最短的时间实现卫星上天，在解决了有无问题的基础上，再研制带有探测功能的工程应用卫星。孙家栋的大胆设想立即得到了大多数人的赞成和认可。在简化方案这一创造性的原则下，技术人员对卫星原方案系统构成立即展开了修改和简化设计。能源系统只采用银锌化学电池组供电方案，去掉太阳能电池加镉镍电池供电部分，去掉姿态控制部分，只保留姿态测量用的红外地平仪和太阳角计。最后确定"东方红一号"卫星由结构、热控、电源、短波遥测、跟踪、无线电和《东方红》乐音装置以及姿态测量部件组成，总质量控制在173公斤，直径1米，外形为近似圆球的72面体，采用自旋稳定方式在空间运行。另外，在末级火箭上设置了"观测裙"，以提高其在空间运行时的亮度，使人们不仅能听到卫星发送的《东方红》乐曲，还能看到卫星在空间运行的轨迹。
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