十五年曲折的探索歷程
640工程從1964年開始組建隊伍進行探索研究到1979年告一段落，經歷了15年的摸索途徑、研製武器、籌建防區、調整收縮、直到停止全部研究的曲折過程。
組建隊伍、探索途徑（1964年—1969年）
640工程確定後，四、五、七機部和中國科學院、炮兵等單位按其承擔的任務迅速組建了隊伍，承擔640工程技術抓總和640-1反彈道導彈武器系統的研製任務。其中，只有很少一部分人員是從事過防空導彈研製的科技人員，剩下的大部分是剛出校門的學生。就是依靠這樣一支隊伍，開始了我國低層攔截反彈道導彈系統（先被命名為“紅旗”81號，後改為“反擊”1號）的研製工作。
轉運中的“反擊”1號反導攔截彈
1965年12月，在討論“反擊”1號的研製工作時，七機部副部長錢學森根據我國地對地彈道導彈的研製經驗指出：“研製反導彈系統要遵循循序漸進、尊重客觀規律的指導思想，研究工作分為兩步走，第一階段先搞武器試驗系統，目的是取得經驗、培養隊伍；第二階段再研製具有實戰能力的武器系統。”1966年，在調查研究和系統設計的基礎上，研發部門提出了以攔截我國自行研製的中程地地導彈“東風”3號的再入彈頭為目標的“反擊”1號武器試驗方案，計劃於1969年在反導試驗靶場進行攔截試驗，以獲得反導的實際經驗，並計劃用十年時間攻克技術關鍵，然後進行武器系統的設計。
“反擊”1號武器系統是一種在大氣層內實施末段防禦的反彈道導彈武器系統，要求在10～25千米的高度上攔截高速再入的彈頭，導彈要在一二十秒內飛躍數十千米進行攔截，因此，導彈本身必須具有非常高的加速度（平均在30g以上）和平均速度（1。7千米/秒）。為了能在靶場進行實彈攔截試驗，“反擊”1號確定採用非核戰鬥部。這就要求研製威力盡可能大的、具有前半球殺傷區的破片殺傷戰鬥部，同時要求制導系統具有很高的精度。與此同時，核戰鬥部及其爆炸時的各種效應對來襲彈頭破壞機理的預先研究也開始進行。為了加快研製工作，“東風”3號彈道導彈的發動機進行了改裝，作為“反擊”1號的主發動機。
“反擊”1號反導攔截彈
除了導彈，專案還要求研製能精確指示目標軌跡的目標跟蹤雷達、引導導彈進行攔截的制導雷達、導彈發射裝置以及把這些裝置連線成攔截系統並與遠端預警雷達協同工作的指揮所。目標跟蹤雷達的研製採取了兩步走的辦法：第一步將已有的145Ⅱ乙單脈衝測量雷達加以改裝，作為目標雷達；第二步研製相控陣體制的雷達。相控陣雷達的主要戰術要求是：目標發現距離450千米，跟蹤距離370千米，100千米處的測角誤差不超過0。3密位，測距誤差不超過10米。制導雷達（101雷達）要求為單脈衝體制，以相參應答機為配合目標，引導跟蹤距離為50千米。
隨動發射架採用懸臂式懸掛發射架，角跟蹤範圍的高低方向為25度至65度，方位方向為12度至56度。指揮所由計算機、顯示器、目標模擬器、通訊裝置、指揮台等組成，其中計算機的運算速度為每秒40萬次，字長36位，記憶體容量4×8192。遠端預警雷達（110雷達）採用單脈衝跟蹤體制、脈衝多普勒測速和數字式測距。其最大發現距離分別為1700千米（人工檢測）和1500千米（自動檢測），最大自動跟蹤距離為1300千米，精度為測角1～1。25密位，測距10米，測速2～5米/秒。
110單脈衝遠端預警雷達（上下圖）
為了進行超級大炮反導的研究（640-2工程），國家組建了640-2超級大炮反導武器系統研究所（後轉為航天部某所）。1965年12月，首次領導成員會議確定了640-2工程以140方案為中心。140方案是一種大口徑火炮的代號，爭取把其發射的次口徑炮彈的初速提高到每秒1。5千米，同時探索用火炮發射火箭的可行性。
1966年到1968年間，140毫米滑膛炮進行了11次、48發次的次口徑炮彈射擊試驗，結果表明，彈體結構可靠，炮彈飛行穩定，18千克重的彈丸獲得了1600米/秒的初速，射高達到了74千米，同時還進行了火箭加力彈和固體衝壓加力彈的試驗。1967年1月，超級大炮反導武器系統研究所召開了640-2工程方案論證會，確定了口徑為320毫米超級大炮（“先鋒”號）的設計方案。該炮全長26米，重155噸，可使160千克重的火箭彈獲得了900米/秒的初速。
兩彈元勳郭永懷當時也為640-5工程作出了突出貢獻
鐳射反導彈技術的發展研究（640-3工程）由中國科學院上海某所承擔。1965年12月，中科院在上海召開了大能量鐳射器論證會議，根據當時中國鐳射技術的發展水平，選定了光泵銣玻璃鐳射器作為主要途徑，決定首先突破能量關。我國以鐳射武器為目標的強鐳射器的研究工作進展順利，到1967年，其輸出功率已經達到10的5次方焦耳量級，效率也達到了3%。在此基礎上，光束質量的研究工作、強鐳射破壞效應和大氣傳輸效能方面的研究也先後啟動。
四機部承擔了預警系統的研製任務（640-4工程）。早在1965年召開的雷達研製規劃工作會議就把配合“反擊”1號武器試驗所需的預警雷達列入了規劃，開始了預警雷達的方案論證與研究設計工作。1967年，110遠端單脈衝預警雷達試驗站和111遠端相控陣預警雷達試驗站的研製方案相繼出臺，計劃先在靶場建立試驗站進行試驗，然後再在全國逐步建立預警網。
口徑為320毫米的“先鋒號”超級大炮
從導彈飛行狀態入手、研究導彈識別問題的任務（640-5工程）由中國科學院承擔。
1970年5月28日，經國防科委批准，目標識別研究所正式成立，隨之，從現場觀測、實驗室模擬和理論分析三個方面同時展開工作。
研製武器、籌建防區（1969年—1975年）
除了加強反導彈武器系統的研製力量，1970年7月，國防科委提出了關於反導彈、反衛星武器第一個防區的設想。獲得批准後的1971年6月，國防科委和空軍聯合召開會議，討論第一個防區的武器裝備研製規劃，確定先搞高空攔截導彈（定名“反擊”3號），爭取在1974年部分裝備防區，同時積極開展低空攔截反導武器的研製以及“反擊”1號試驗器的工作。
“反擊”3號高空攔截武器。“反擊”3號反導彈武器系統是一種在大氣層外、利用核戰鬥部攔截來襲彈頭的高空攔截系統。1971年，相關部門提出了在我國固體導彈技術基礎上發展“反擊”3號的方案 。按照該方案，“反擊”3號導彈是一種三級固體導彈，從地下發射井內彈射發射，採用慣性制導與無線電指令制導相結合的複合制導體制。導彈上有穩定平臺和彈上計算機，可像彈道導彈那樣由慣性制導控制其初始段的飛行，為了提高命中精度，在接近目標時，又可用地面雷達發出指令來控制其飛行。
“反擊”3號導彈的攔截射程可達數百千米，系統還配有一部大型多功能相控陣制導雷達，可以在數百千米外跟蹤多個目標，並同時制導多枚導彈進行攔截。承擔這一任務的單位提出了旋轉式收發分陣精密跟蹤相控陣雷達（715雷達）方案，反導彈防區還需要有遠端預警雷達給“反擊”3號系統提供預警和目標資訊。在經過國防科委和空軍聯合報請中央專委批准後，我國第一部大型相控陣預警雷達的研製工作隨之啟動。
要研製高空攔截武器系統，面臨的一個主要問題就是大氣層外的目標識別問題，為此，需要研製獨立的識別裝置和獨立的識別系統。在1971年3月舉辦的640-5工程討論會上，科研人員相繼提出了彈道識別方案、紅外識別方案、電視目標識別方案等多種技術途徑，並開始研製用來觀測、跟蹤和識別高空高速目標的電視望遠鏡，作為解決識別手段的第一步。
7010遠端預警雷達
退役後的7010遠端預警雷達遺蹟
低空攔截反導武器系統。為了裝備反導彈防區，在“反擊”1號研製的基礎上，低空攔截武器系統的方案論證和研製工作也很快起步。其具體途徑是，在“反擊”1號的基礎上研製高加速度固體導彈，為此提出了“反擊”2號的方案。該導彈最大射程50千米，最大作戰高度40千米，平均速度大於2。5千米/秒。另一種途徑是將炮射火箭發展為炮射導彈。640-2超級大炮反導系統的研究結果表明，要在20千米以上的高空使用無控火箭彈構成密集火力來攔截敵方的彈頭，需要數量相當多的大口徑火炮同時發射，這實際上是不可行的，而唯一的解決辦法就是使用炮射導彈。於是，從1970年開始，炮射導彈反導系統成為重點專案。
當時國內外都設想過使用炮射導彈反導的方案
該系統是把導彈從火炮中發射出去後，再實施有制導地攔截目標，這顯然是把炮射的高初速與導彈的高精度的特點結合到一起，解決了在很短時間內達到較高的平均速度和制導精度的問題。但導彈的外形尺寸受到火炮口徑的限制，還要承受高達5000g至10000g的過載衝擊，因而大大增加了彈載發動機以及各種彈上裝置的研製難度。從1970年開始，相關單位用各種導彈部件和火箭發動機進行耐高過載衝擊的炮射研究試驗，先後開展了200毫米無後坐力炮和420毫米大口徑炮的試製工作。1970年，低空攔截制導用C波段相控陣雷達也開始設計（102雷達），其最大跟蹤距離為350千米，能同時跟蹤2個目標、引導4枚導彈。
“反擊”1號的研製。1970年8月，用並聯的“紅旗”1號固體推進器作為一級大推力發動機、用液體發動機做二級的“反擊”1號模型彈飛行試驗取得成功，但是為“反擊”1號研製的直徑1。4米、推力200噸的圓柱形一級大推力發動機卻在1971年進行的第一次飛行試驗時發生了爆炸。發動機爆炸的主要原因是藥柱實際燃速達到了每秒34毫米，超過了原設計每秒29毫米至31毫米的要求，使發動機內的壓力過大，加之殼體焊接質量差、殼體整體強度弱等原因所致。為此，事後採取了加強殼體整體強度、降低藥柱燃速等措施，並於1972年準備了第二發試飛彈。
並聯的“紅旗”1號導彈固體推進器也曾被用作“反擊”1號的一級發動機
獨立迴路彈的生產和試驗緊接著進行。1972年5月15日，導彈起飛5。44秒後，由於一二級相撞而在空中爆炸。試驗人員進行了認真的分析，找出了試驗失敗的兩條主要原因。一是全彈防熱效能不好，特別是過渡艙不能承受二級液體火箭發動機的燒蝕；二是二級液體火箭發動機的點火時間過早。針對上述情況，採用了預先調定時間的延時點火機構來控制二級液體火箭發動機的點火。但由於一級火箭發動機工作時間隨溫度的變化較大，飛行試驗中固體發動機實際工作時間超過了預計值，以致兩級發動機工作的重合時間過長，造成一級發動機的推力仍然很大，這樣一來過渡艙不僅要受到二級液體火箭發動機長時間的燒蝕，還要承受一級發動機的大推力，最終導致過渡艙失穩，一二級相撞。
中國反衛星武器研製的先驅宋健後來當選第九屆全國政協副主席
有關部門根據試驗失敗的原因提出了兩項改進措施：一是加強全彈特別是過渡艙的防熱措施；二是對二級液體火箭發動機的固體延時點火裝置進行改進。研發團隊先後用真實產品做了四次大型的熱分離試驗、五次小比例彈的燒蝕試驗、一次半彈試車，這些試驗都取得了比較滿意的結果。
“反擊”3號擬使用核戰鬥部攔截來襲彈頭（國外某核戰鬥部的示意圖）
從1970年提出建立反導彈防區的設想後，多種反導彈武器系統的研製工作同時進行，這些工作主要包括“反擊”3號高空攔截系統和“反擊”1號試驗系統的研製工作，“反擊”2號和炮射導彈方案的論證和試驗研究，並根據武器系統的需要，展開了雷達與光學識別裝置的研製。但由於整個計劃過於龐大，處於不同研製階段的專案又齊頭並進，嚴重違反了客觀規律，致使科研程式受到了破壞，各種問題層出不窮，雖然採取了一些果斷措施，但仍然不能從根本上解決問題。
調整收縮，轉入預研（1975年—1979年）
1972年美國和蘇聯簽訂了限制反導彈部署的相關條約，1975年美國又關閉了剛剛建成的第一個反導防區。在這種情況下，很多人對我國擬建設京津反導防區的必要性提出了疑問。同時，根據多年來的實踐經驗，很多直接從事640工程研究的同志，也認為有必要對整個640工程的部署作出必要的調整。
1978年6月29日，中央專委召開了第二次會議，討論了調整反導武器系統研製的問題。會議要求把力量主要放到進攻性武器的研製方面，只留少數人繼續進行反導武器的探索研究。此後，上級又調整了整個研製專案，強調重點搞試驗研究，並與我國戰略導彈的突防技術研究相結合，以探索新的適合我國國情的彈道導彈防禦體系。
按照調整後的計劃，“反擊”1號導彈在加強地面試驗的基礎上，先後於1979年8月至9月進行了兩枚遙測彈模型的飛行試驗，取得了圓滿成功。102相控陣雷達的小面陣進行了單目標和多目標的截獲、跟蹤試驗，也達到了預期目的。1975年到1976年，北京24基地（反導彈試驗靶場）先後完成了101雷達和無線電控制儀的飛行對接試驗，資料記錄完好，指令傳輸正常，精度達到要求。這也表明“反擊”1號導彈的無線電指令制導系統已達到了設計要求。從1976年開始，110、7010兩個預警雷達試驗站多次進行了對導彈和衛星的跟蹤測量，取得了許多有價值的資料。
1978年6月時任國防科委副主任陳彬視察反導試驗基地（24基地）
1973年以後，目標識別研究的重點由研製識別裝置和獨立的識別系統轉為對發展反導識別技術和進攻性導彈突防技術有重要作用的目標特性研究。
1975年5月，中科院召開了640-3工作會議，會上分析了釹玻璃鐳射器的輸出能量、輻射強度、效率等，認為與鐳射武器所要求的數值相差太大，根本無法實現。因此，中科院決定改變以往以光泵固體釹玻璃鐳射器為單一主攻方向的做法，轉而採取多途徑探索，重點發展了化學鐳射器和二氧化碳鐳射器。在新途徑探討方面，針對“反擊”1號、“反擊”3號的弱點和我國的實際情況，1975年以後，640工程總體部提出了重點發展自主式攔截系統的設想，即利用分佈廣泛的探測網提供目標資訊，採用彈載制導系統，進行自主的識別並攔截目標。這種系統有較高的生存能力和對付多目標的能力。為此，總部提出了發展新型機動雷達、預警衛星、紅外探測以及末制導技術等研究課題。
