到冲击，孙家栋被任命为卫星计划技术总负责人。1970年4月24日，“东方红一号”发射成功。1971年，“实践一号”卫星发射成功（任总体设计师）。1975年，中国第一颗返回式遥感卫星发射成功（任总体设计师）。作为总设计师研发中国第一颗同步试验通信卫星“东方红二号”。该卫星于1984年发射成功。1988年，孙家栋当选国际宇航科学院院士，1992年当选中国科学院院士，1996年当选国际欧亚科学院院士。1999年获得两弹一星功勋奖章。2003年任中国探月工程总设计师，获得2009年度国家最高科学技术奖。20