这个时期，七机部也没有什么人管事了。关于“东方红”卫星的事，后来我又听过一次机关汇报，也到现场看了看。卫星方案的若干修改和筒化我就拍板定了。我当时强调，最后总体决策还要向党中央、周恩来总理和聂帅报告。我把卫星方案修改和简化情况报告了聂帅，聂帅也批准了。卫星计划才得以进行下去。回想起来，当时这么干，除了有一种强烈的责任感外，也有一点儿傻大胆的味道。
在“文化大革命”那种极端的政治环境下，正确的陈言也是要担当很大政治风险的。但是，孙家栋作为一个正直的科学工作者，他为了国家利益、为了国家的事业毅然抛掉许多个人杂念的顾虑，那种敢于担风险的勇气便油然而生。强烈的责任感驱使孙家栋数次大胆陈言，在“文化大革命”的混乱状态下，孙家栋完全把对个人利益的影响置之度外，一门心思就是要保证让中国的人造卫星按计划发射成功。也正是他的无私无畏得到了领导的支持，也正是领导的支持使卫星总体技术指标能够及时确定，使卫星研制计划能够在特殊环境下得以顺利进行。
太空奏响《东方红》，听似简单，但在那个技术基础条件下，实现起来还是有很大难度的。《东方红》乐音装置及短波遥测系统，采用一个发射机交替播送《东方红》乐曲和发送卫星各种工程遥测参数，为了实现这一较为先进、难度较大的技术方案，采用了电子线路产生的复合音来模拟铝板琴演奏乐曲，以高稳定度音源振荡器代替音键，用程序控制线路产生的节拍来控制音源振荡器发音，从而保证了乐音嘹亮悦耳。
卫星的热控系统采用自然平衡方法，通过对星体结构各组件的表面分别采取阳极化、喷涂有雏热涂层、镀金、包覆绝热层等措施，改变其热吸收和热福射性能，使仪器舱内的温度长时间保持在5t~40t，以满足仪器正常工作的要求。在热控系统研制过程中，需要进行卫星热真空模拟试验来检验设计的合理性。但当时国内还没有模拟太阳和地球对卫星辐射的大型模拟器，如何进行这项搬是亟须解决的课题。这时，热控系统财负责人闵桂荣提出轨道周期积分平均热流代替交变热流来确定卫星内部仪器温度的平均值。据此，研制人员采用远红外电加热笼的模拟方法，成功地攻克了这个关。孙家栋在过去很多年后回忆起这段历史时仍然动情地说：在当时那种技术条件、物质生活、工作环境下，在那么短的时间里做成这样一件大事，是大力协同、无私奉献的航天精神起了关键性的作用。
当时，中国的基础工业非常薄弱，仅以小小的电信号连接插头为例，国内能够制造有二十几个插针的合格插头的企业几乎没有。为了解决这个插头问题，孙家栋他们不得不怀揣着总理办公室的介绍信，通过当时上海市的主要负责人，找到上海无线电五厂，与几位有经验的老师傅具体切磋探讨，制定了初步方案后又经过反复试验，终于将这种卫星上专用的也是非常特殊的插头造了出来。
曲信号和遥测参数的。运载火箭点火起飞离开地面将卫星送入太空预定位置与卫星分离后，拉杆式结构的短波天线要可靠释放展开，这是保证播放《东方红》乐曲质量的关键。卫星上共有4根短波天线，每根长3米，由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随动是不一致的。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。紧接着，又一个一个地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》乐音装置等关。
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。
直言总理
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，周恩来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和钱学森的助手与钱学森一同来到人民大会堂江苏厅，孙家栋的心情无比振奋也非常激动。他们匆匆忙忙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。周恩来总理日理万机，夜以继日，鞠躬尽瘁，为国家，为人民简直是操尽了精力，周总理脸上出现了很多黑斑，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相比竟是消瘦、苍老了那么多。
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节。当时正值自然灾害困难时期，周恩来总理非常体谅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儿，当时年仅30岁出头的孙家栋也是许久没有遇到这样的口福了。要知道，当时在中国的那个饥饿年代，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已才坐了下来。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，继而高兴地说：“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蛮多的嘛！”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朗朗笑语给调整松驰下来。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做了全面汇报。接着，由孙家栋对卫星的初样进行讲解和说明，对主要技术参数和研制中的重要情况做了具体汇报。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得很详细。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？”孙家栋如数做了回答。周恩来总理又问：“卫星上总共有多少个插头呢？”
这下可难住了孙家栋，他一时有些语塞。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一样，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“文化大革命”对个人崇拜的鼎盛期间，在街上走一圈都会随处看到满身挂着毛泽东像章的人，在那个历史年代人们出于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的热爱程度。岂不知加上去的这些像章会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3公斤，但往卫星上安装时却成了3.5公斤，这个系统人员会明确地告诉总体人员这超重的0.5公斤是毛主席像章。在那种历史情况下是没人敢站出来讲这0.5公斤增加得不对的，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，有可能因为多了这句话，就将什么政治帽子招致到自己的头上。一边是政治崇拜，一边是卫星的质量保障，虽然大家对这件事情的本质是心知肚明的，可搞技术的人心里再明白也没人敢说，就是心照不宣也不敢吱声也没有胆量去肇事。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后，马上引起了周恩来总理的重视，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并没有挂毛主席的像嘛，政治挂帅的目的是要把工作做好，而不是要把政治挂帅庸俗化，搞卫星一定要讲科学，要有科学态度。你们回去以后好好考虑一下，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，而且使在座各位悬在心里的一块沉重的石头落地了。会后传达了周恩来总理的原话，大家马上按总理说的做了安排，这件棘手的难题就这样得到了解决。
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，还是如期运抵酒泉卫星发射中心。
钱学森随同专列一起前往，但孙家栋没有一起去发射场。当时的“文化大革命”混乱一时，孙家栋担任着领导职，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国家的利益，事关在国际上的影响，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。
