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试验型返回式遥感卫星的研制始于1966年初，当时七机部第八设计院的研制人员在总工程师王希季的主持下进行了总体方案探讨，于1967年9月提出了初步方案论证报告。1968年2月，返回式遥感卫星的总体研究任务转到空间技术研究院后，任务正式落到了孙家栋的肩上。
此时，孙家栋正在主持研制"东方红一号"卫星，他同时担任了中国第一颗返回式遥感卫星技术总负责人。
返回式卫星的研制经历了四个阶段：1966年初至1967年9月为方案论证阶段；1967年9月至1970年3月为方案设计阶段；1970年3月至1973年1月为初样研制阶段；1973年1月转入正样研制阶段。
返回式遥感卫星的正检星从1973年4月开始，进行了为期八个月的噪声、分离冲击、热真空和整星振动试验，获得了大量的试验数据，孙家栋组织研制人员，针对暴露出来的问题又制定了若干改进措施。
返回式遥感卫星是一种用于国土普查的遥感卫星，被广泛应用于大地测量、资源勘探、资源普查、交通建设、城市规划等很多领域。尽快将返回式遥感卫星发射上天投入使用，必将在我国国民经济建设中发挥重要作用。
返回式遥感卫星最主要的作用是要有较强的观测能力，最主要的技术指标是对地观测的分辨率。卫星的观测能力表现在卫星飞行时间和卫星所携带的胶片数量。卫星上所使用的电源是锌银蓄电池组，卫星飞行的时间完全取决于锌银蓄电池组的容量。卫星在空中飞行拍摄，受地球天气的影响比较严重，云量天气的影响大约占40%～60%，如果能够增加飞行时间，不仅可以增加拍摄区域，而且在观测区域的安排上可以根据气象情况进行拍摄调整，可以充分提高胶片的利用率。卫星所携带的胶片量是对地观测能力的重要因素，但胶片量的增加不仅涉及到火箭的运载能力，也涉及到星载遥感相机和卫星返回舱的综合布局。
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到卫星方案，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。
孙家栋组织总体部门将任务分配到各个系统，由各个系统按照总体技术、质量指标开始了研制。第一颗返回式遥感卫星的形状为羽毛球状的钝头截锥体，最大直径2200mm，总长度3144mm，头部半锥角为10度。由仪器舱和返回舱两个舱段组成。卫星由有效载荷、结构、电源、控制、热控、程控、遥控、遥测、跟踪、天线、返回，共11个系统组成。这一环扣一环，各个系统紧密结合恰似巧夺天工般的杰作。
有效载荷为胶片型可见光遥感相机，卫星完成全部摄影任务后，由返回舱脱离空中运行轨道带着胶片舱返回地面。
结构系统主要是仪器舱和返回舱两个舱段，仪器舱具有良好的密闭性，以满足遥感相机在太空工作的压力环境。仪器舱壳体为铝合金金属结构，舱内主要安装遥感相机和在轨道上工作的仪器。回收舱内衬为铝合金，外部为耐高温的抗烧蚀材料。
电源系统包括锌银蓄电池组、电源变换器、配电器及其电缆等设备。其功能是为卫星上的设备供、配电，保证星上设备正常工作。
控制系统包括姿态控制和轨道维持两部分功能。姿态控制是对地定向三轴稳定系统，以满足有效载荷对地摄影的姿态要求，用陀螺和红外线地球敏感器作为姿态测量部件，用冷气喷气系统作为执行机构来完成控制功能，正确地完成运行及返回前的姿态基准。
热控系统的功能是通过保温与散热等不同措施，保证卫星上设备所要求的环境温度。
程控系统的主要功能是产生程序控制指令，控制遥感相机和其他设备的定期开、关机。
遥控系统的功能是接收地面发送的指令信息，接收机收到指令后，向星上其他设备发出指令，控制星上设备的开关机以及状态变化。
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