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航天是一项非常复杂的系统工程，每项工程由卫星、火箭、发射场、测控通信、应用等数个系统构成，每个系统都有自己的总设计师或总指挥，孙家栋则被大家尊称为“大总师”。
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。
航天发射，每次坐在指挥大厅里，各个系统报告航天器状态，孙家栋就爱听两个字：“正常”。但“正常”背后，对“质量就是航天生命”的认识，是用几十年的血泪经验换来的。
1974年11月5日，我国发射第一颗返回式遥感卫星，这是孙家栋航天生涯中漫长而难熬的一天。
离火箭点火发射还剩几十秒，卫星没有按照程序转入自己内部供电，这意味着火箭送上天的只是一个两吨重的毫无用处的铁疙瘩。
孙家栋脑子里“轰”的一声，这是天大的事情，他再也沉不住气，大喊：“停止发射！”但按照航天发射程序，此时即使是孙家栋也没有发言权，他的喊停，既违反纪律，又冒着政治风险。发射场负责人尊重了孙家栋的意见，中止发射，检查并且排除了故障原因。
下午组织火箭再一次发射。
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，还没来得及亮相便永久性地消失了。大家悲痛交加，有的人忍不住痛哭流涕，只有亲身经历了磨难的人才能体会到其中的艰辛。
孙家栋从地下指挥室出来，眼前情形让他难抑泪水：冰天冻地的西北戈壁滩，已是一片火海，脚下的地面都感觉发烫。流着眼泪的人们，才真正认识到搞航天的难度。
三九天里，两百多人含着眼泪捡了3天，在沙地里一块块捡残骸，小螺丝，小线头，都不放过，捡回来是要把问题找出来。有的人心细，还拿筛子把混在沙子里的东西都筛出来。最后实验证明，确实是一节导线断了，但是外面包裹的胶皮却没断，直观外表完好，这是为什么他们没有发现这个错误的原因。
断裂的导线再次提醒他，细节决定成败，质量就是航天人的生命。从那以后，“差不多”“大概”“估计”这种词便永远地从他的人生词典里删去了，他的生命里只有精确的数据。
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。
这颗卫星按计划在太空运行3天、完成对地球的遥感探测任务后按预定方案返回了地球，在中国四川省中部成功地实施了回收，获得了大范围的遥感探测资料。
1984年，西昌卫星发射中心一颗实验通信卫星发射成功，进入预定轨道。正当这颗卫星经变轨、远地点发动机点火进入地球准同步轨道，向预定工作位置飘移的时候，西安卫星测控中心通过遥测数据发现，装在卫星上的镉镍电池温度超过设计指标的上限值，并且还有继续上升的趋势，遥测数据显示，卫星的外壳和其他部分仪器的温度也偏高，如果控制不住，温度会继续升高，刚刚发射成功的卫星危在旦夕……
孙家栋与相关专业人员群策群力，又经过几个昼夜的模拟试验发现，当太阳照射角为90度时，卫星能源系统将保持平衡可以将温度控制在设计指标范围内。孙家栋果断命令对卫星姿态角再调整5度。
在这种紧急情况下，各种审批手续都已经来不及了。操作指挥员确实感到压力巨大，尽管孙家栋的指令已经在设置的录音设备中录了音，但毕竟没有经过指挥部会商签字。在指挥现场的几位操作人员为了慎重起见，临时拿出一张白纸在上面草草写下“孙家栋要求再调5度”的字据要孙家栋签名，孙家栋毅然拿起笔，在字据的下方签上“孙家栋”3个字。要知道这三个字的分量和风险。这如同10年前发射卫星的情况一样，也需要把个人的一切顾虑抛到脑后。
西安卫星测控中心对卫星姿态再次调整后，验证了这一措施的正确性，最终正确地选择了长期运行的姿态，卫星终于化险为夷，保证了卫星定点和长期稳定运行。孙家栋这时也已经精疲力竭了。
在一次发射前夕，卫星在转运途中不慎发生了轻微碰撞，试验队队员们一下子慌了神，谁也不敢保证这会不会对发射造成影响。接到紧急报告后，孙家栋就从北京赶到了西昌，一下飞机就直奔卫星试验厂房。了解清楚现场情况后，当时已经快80岁的他马上钻到了卫星底下，对着卫星的受创部位仔细研究起来。
“卫星没事儿，能用！”孙家栋的一句话，让大家悬在半空的心踏实了下来。
发扬追求卓越的精神，就要瞄准一流、精益求精。干惊天动地伟业，既需要敢为人先的凌云壮志，也需要精雕细刻的“绣花”精神。一次，北斗卫星测试过程中出了点小问题，当时，火箭和卫星已经竖在发射塔前，进入蓄势待发状态。孙家栋不顾80多岁高龄，坚持坐电梯到塔尖顶，钻到整流罩下面查看卫星的实际状况，很快把问题解决了。从每一个环节、每一个细节做起，让发射的质量达到最好状态，这种追求卓越、追求极致的精神，已经融入每一个北斗人的血液之中。
“搞航天工程，没有好坏，只有成败。要保成功，就必须发扬严格、谨慎、细致、务实的作风。”孙家栋总是这样告诫年轻人。
曾经有人问孙家栋：“航天精神里哪一条最重要？”
“热爱。”他不假思索，“如果你不热爱，就谈不上奋斗、奉献、严谨、协作、负责、创新……”
当然，除了“热爱”，还有“创新”。“几十年的实践证明，核心技术是买不来的，航天尖端产品也是买不来的。在‘一穷二白’的时候，我们没有专家可以依靠，没有技术可以借鉴，只能自力更生、自主创新；今天，搞航天的年轻人更要有自主创新的理念，要掌握核心技术的话语权。”
“生在中国这片热土，有幸从事航天事业，这种成就感一生都忘不了。中国的发展依然任重道远，全面深化改革进一步深入，我们一定要紧跟党中央，完成好我们这一代人的历史使命。”孙家栋从容而淡定地说。
几十年来，正是凭着这个信念，尽管从事着充满风险的航天事业，但孙家栋从来没有被困难吓倒，反而越挫越勇。