背景
20世紀60年代，中國處在美蘇兩國“雙重核威懾”之中，打破美蘇的核威懾成了當時中國領導人所直接關心的重大問題。1963年12月，毛澤東在聽取戰略武器問題匯報後指示，“核子彈、飛彈，無論如何也不會比別人搞得多。同時，我們又是防禦戰略方針，因此除搞進攻性武器外，還要搞些防禦武器”。1964年2月，這個問題再次被毛澤東提出，他在會見國防部五院副院長錢學森時專門談到反導問題：“5年不行，10年；10年不行，15年，總要搞出來的。”2月29日，時任國防科委主任的聶榮臻元帥要錢學森詳細回憶毛澤東此次談話關於飛彈和反導的具體內容，錢學森寫了談話記錄上報給聶榮臻。據稱，這是中國建國後首次明確提出防禦戰略構想，而且從預研上升到了在5-15年要搞出成果的型號研製。毛澤東在1964年下達的這個命令被稱為640指示，後來成為中華人民共和國反導項目的代號。
歷程
轉運中的反擊一號飛彈1964年3月23日，中華人民共和國國防科委召開了彈道飛彈防禦科學討論會。參加討論會的一共有三十多位當時國內頂尖科學家和解放軍高層領導，分別來自中國四機部、中國國防部五院、國防部十院、中國科學院、解放軍炮兵等單位。會議會明確了反導的三個可能途徑，並就此做了初步分工：國防部五院負責飛彈反飛彈系統，中科院上海光機所則負責研製雷射反導系統，炮兵科學研究院負責超炮反導系統，會後國防科委向中央專委呈報了 《關於防禦敵人飛彈的研究工作的初步意見》的報告。
1964年4月17日，五院二分院向院呈報開展反飛彈工作的意見，建議立即成立一個規劃小組，由8人組成。其任務是負責制訂反彈道飛彈和紅旗三號總體規劃，年內擬訂出技術途徑和戰術技術指標。二分院黨委常委提出由蔡金濤副院長負責指導該項工作。
1964年8月14日，國務院總理周恩來批准七機部二院為“反導、反衛星總體研究院”。二院已於1964年初開始著手組織前期準備工作，並於1970年開始進行反衛星計畫論證。1969年8月14日周恩來總理批示：“同意調整後的七機部二院可擔任反飛彈研製任務。
1964年5月，宋健寫信給五院副院長錢學森，提出應先研製低空攔截反飛彈系統，主要性能指標為：識別高度80公里；攔截高度15公里左右；飛彈飛行時間約20秒，飛彈平均速度1500米/秒。錢學森對此表示同意。這樣，基本形成了“反擊一號”的指標構想。二院開始技術設計工作。
1965年1月4日，以國防部五院為基礎成立了第七機械工業部。國防部五院所屬二分院改稱七機部第二研究院。二院調整為地空攔截式飛彈研究院。
1965年2月—6月七機部在二院二部“反導規劃小組”的基礎上，成立了502室，4月改為711所，由部直接領導。6月30日經國防工辦批准，在711所的基礎上成立反飛彈武器系統總體研究所，代號為七機部二院26所。承擔反飛彈技術抓總和和反飛彈飛彈武器系統的研製任務。錢學森推薦宋健擔任該所所長。
1965年2月28日，國防科委召開了反飛彈防禦系統會議。郭永懷提交了“關於開展飛彈再入物理現象研究”的報告。中國科學院於1965年10月5日正式向力學所、物理所、電子所和地球物理所下達640-5任務，並確定由力學所抓總。
1965年5月10日，中央專門委員會辦公室發出《關於防禦敵飛彈的研究工作問題的通知》，要求四機部、五機部、六機部、七機部、中國科學院、軍委炮兵、國防科委二十基地，必須把防禦敵飛彈的研究，納入本單位的年度和長遠規劃。7月8日，國防科委向中央專委呈交《關於反飛彈防禦體系的研製規劃報告》，計畫在1973-1975年間研製出攔截系統，並進行攔截試驗。8月27日，中央專委第13次會議批准了該報告。自此，640反導系統作為一項國家重點項目納入規劃。
1965年6月26日，七機部向國防科委上報《反飛彈飛彈武器系統初步方案構想和研製意見》，內容有敵情分析、攔截方法、戰術技術指標、預警、跟蹤、識別、制導和研製進度等。7月8日國防科委向中央專委和軍委呈報《關於飛彈防禦體系各系統的研製規劃報告》。規劃構想在1973年-1975年研製出試驗系統，進行攔截試驗。8月27日，中央專委第13次會議批覆同意了這個規劃。
1966年2月23日，國防科委召開640工程匯報會。會議上，反飛彈研發方向被具體細化，明確了五個工程項目代號。3月，國防科委將反飛彈工程系統的代號定為“640工程”並上報中央軍委審批。3月22日，中國國防科委發出《關於反飛彈工程體系的代號的通知》，正式確定了640工程五大系統的代號。
1966年6月，國防科委二十基地在庫爾勒組建了第四試驗部，即反導飛彈靶場。此時正值“文化大革命”席捲全國，640工程遭到波及，嚴重影響了科研進度。
1967年10月，為消除文革影響帶來的不利局面，中國國防科委召集參與“640工程”的各個有關單位在北京召開會議。決定重新調整640工程項目具體部署，確定了五大子系統代號、各研究單位的分工、系統的研製規劃等，並決定加快反導靶場建設與反導核彈頭的研製，會上提出爭取在1973年-1975年間開始實彈試驗的目標。北京會議後，中國軍方加速了反導項目的研發進度。
1967年-1969年，中蘇關係持續惡化。蘇聯軍隊在中蘇邊境部署重兵，威脅中國三北地區。1969年3月，中蘇爆發“珍寶島事件”，蘇聯軍方宣稱要用飛彈對中國核設施發動先發制人的核打擊。作為回應，中國宣布進入臨戰狀態，在全國範圍內進行：“深挖洞、廣積糧”的備戰運動的同時將三北地區重要部隊、單位向內地疏散，當時位於新疆的反導飛彈靶場遷到雲南尋甸縣大石洞。受此影響，中國的反導問題變得緊迫起來，同年8月14日，經周恩來批准，七機部二院改組為“反導、反衛星總體研究院”。此後，二院集中力量研製“反擊”系列反導攔截飛彈和“先鋒”系列反導大炮。
1970年代，位於雲南尋甸縣大石洞的反導飛彈靶場擴建為二十四基地，主要擔任反導武器的實驗和研製任務。“反導、反衛星總體研究院”成立後在1964-1980年期間分別開展了高空、低空反導系統反擊系列反彈道飛彈系統設計和實驗，先鋒號大炮的設計和研發，遠程預警雷達系統研發和建設以及突防反突防理論研究等任務，取得了一系列成果。雖然不很圓滿，但在24基地初步建起一個能夠防止彈道飛彈打擊的區域。
640防空區方案
1970年2月，二院軍管會向國防科委提出在1974年前建立640防區的建議，構想該防區要具有反飛彈，反衛星和反飛機能力。方案對防禦地點、武器配置、兵力部署、預警範圍、指揮體系、作戰過程、建設進度等都提出了詳細的計畫。5月，二院對原方案進行了大幅修改，設計出一個新的640防區的構想。同年7月15日，國防科委向中央軍委辦事組呈報《關於反飛彈反衛星武器第一個防區的構想和幾個問題的請示》，具體提出了在京津地區建設第一個反導防區的方案構想，防區建成後由解放軍空軍使用。
1970年8月，國防科委在北京召開會議，制訂1971年計畫和“四五”計畫構想。會議構想要在1974年在主要飛彈武器方面達到世界先進水平，四年時間內建成中國第一個反飛彈、反衛星防區，做到一次可攔截數15個以上核彈頭。12月，二院正式提出中國第一個反彈道飛彈防區方案構想。構想以在1974年達到對來襲的彈頭實現高低空兩次攔截和反衛星、反近地飛行器能力，併兼備配合遠程飛彈打擊能力。防區由預警系統、識別系統、武器系統、制導雷達系統、控制系統等組成。
1971年1月，國務院、中央軍委批示同意第一個640防區建在京、津地區的計畫，預計1974年建設完成。同年6月，國防科委和空軍聯合召開會議，進一步討論防區建設和武器研製問題。會議決定首先研製高攔武器，為儘快建成第一個防區，七機部專門組織科研團隊，展開了代號為“天津會戰”的科研攻關項目，以解決640工程中的技術難點為目標。
工程成果
640工程由五大系統構成，各系統代號如下：
640-1工程
紅旗-81飛彈640-1工程是反彈道飛彈武器系統的代號，該系統包括低空攔截和高空攔截反導系統兩部分構成。低攔系統，主要由“紅旗-81”（後改稱“反擊一號”）和“反擊二號”飛彈組成；高攔系統由“反擊三號”組成。
1965年12月22日七機部向二院下發反擊一號攔截彈研發任務，要求在1966年研發成功。
1966年2月19日-20日，反擊一號3發小比例模型彈試射成功。
1968年1月10日，國防科委要求二院在當年要進行反擊一號模型彈研製和飛行實驗，1969年進行低空方案攔擊試驗。但由於（文革）影響，反擊一號的19項科研計畫，全部未能完成。嚴重影響到反擊一號的研製進度
1969年，反導靶場遷至雲南，在1970年擴建成21基地。
1970年8月，反擊一號第一發模型彈（未裝彈頭的實彈）在二十基地發射試驗成功。
1972年4月，“反擊一號”第一批兩發獨立迴路遙測彈完成總裝、出廠交付。5月15日，遙測彈在昆明基地進行發射試驗，發射後不久，飛彈在空中爆炸，試驗失敗。二院緊急召開工作會議，決定加強地面試驗，並採取技術措施對找出的問題加以改進。經過反覆試驗，取得了比較滿意的效果。
1978年10月，二院向七機部上報《關於結束反擊一號研製工作的報告》，提出在完成3發模型彈後結束研製工作。1979年8月至9月，反擊一號在昆明基地成功地進行了兩發模型遙測彈的飛行試驗。
1980年3月9日，國防科委通知，終止反擊一號研製。
為了裝備反導防區，在“反擊一號”研製的同時，二院於1970年開展了低空攔截武器系統“反擊二號”的方案論證和研製工作，確定其戰術指標是：射程50公里，攔截高度2040公里。
1971年10月至1972年4月，共進行了6次小比例(1∶5)模型彈彈射試驗，其中5次獲得了成功，但因攔截範圍與反擊一號重疊，最後於1973年終止研製。
1971年6月國防科委和空軍聯合召開會議，決定首先研製高攔武器，後定名為”反擊三號”。“反擊三號”是一種在幾百公里的高度上、在外層空間攔截敵方來襲彈頭的反導武器系統。
1974年5~6月，七機部和二院共同組織啟動了“反擊三號”高攔反導武器系統的方案討論以及配套設備研製和關鍵技術攻關。由於工程任務的調整，1977年“反擊三號”也停止了研製，其中已研製成功的S-7大型車載計算機作為“東風五號”和其他型號配套使用。
二院在研製“反擊一號”的同時，還完成了“實踐二號乙”衛星設計、“反衛一號”(以衛星反衛星)武器系統總體設計和部分設備研製試驗，這些試驗均獲得了成功。
640-2工程
先鋒 超級大炮640-2工程是反導大炮的項目代號，計畫通過高射炮向近地軌道發射核彈頭以攔截進入中華人民共和國領空的近地飛行器和洲際飛彈，超炮反導系統最初由七機部屬常規兵器研究院所屬超級炮研究所，由210所負責研製，後來與電子工業部1410所合作研發。
1965年，210所在85毫米口徑滑膛炮上進行了試驗。經過改裝後，重達4公斤的彈丸其初速達到了1200米/秒，這個速度比改裝前提高50%，但用於反導速度仍嫌不夠。
先鋒超級大炮1966-1968年，在140炮毫米口徑的滑膛炮上進行了11次48發試驗，發射18公斤重的彈頭初速達到了1600米/秒，射高達到了74公里，射程130公里，1000米立靶射擊精度0.0168%，達到了當時國際水平。但彈丸威力過小，射程也達不到要求。在滑膛炮發射次口徑彈試驗的同時，210所還進行了320毫米次口徑火箭加力彈、固體衝壓加力彈的研究試驗，確定了420毫米超級大炮——“先鋒”號超級大炮的設計方案：炮長26米，炮重155噸，彈重160公斤，初速900米/秒，可發射160千克重的火箭助推彈頭。計畫用來攔截東風-3型中程彈道飛彈實驗。20世紀70年代初，“先鋒”大炮進行了一系列試射。雖然在射程上滿足要求，但射擊精度不太理想。加上當時國際上突防技術的發展，利用無控次口徑彈攔截飛彈已不可能，遂改為研究炮射飛彈。經過長期探索，最終於1977年中止“先鋒”大炮計畫，1980年3月被最終取消。
640-3工程
640-3工程是雷射武器的項目代號，由中國科學院上海光學精密機械研究所承擔研製。1964年上海光機所接獲雷射武器研發任務後以高功率固體雷射器為研發目標，啟動釹玻璃雷射系統研製。到70年代中期，640-3工程的雷射遠距離打靶和雷射反響尾蛇飛彈研究取得重要成果，獲國防科委重大科研成果獎。上海光機所研製的大口徑（120毫米）振盪—放大型雷射系統，最大輸出能量達32萬焦耳；改善光束質量後達3萬焦耳。成功地進行了打靶實驗，室內10米處擊穿80毫米鋁靶，室外2公里距離擊穿0.2毫米鋁靶，並系統地研究了強雷射輻射的生物效應和材料破壞機理。雖然雷射炮研製取得了一些進展，但技術上存在著根本性的技術障礙，於1976年下馬。該項目於80年代初期重新啟動，最終納入863計畫。
640-4工程
110雷達戰略預警系統包含7010遠程相控陣雷達系統、110單脈衝跟蹤雷達系統，衛星測控網，180單脈衝精確測量雷達及“遠望”船等跟蹤制導系統，108乙型計算機及指控中心(C3I)，地面設施等。
該計畫的第一階段主要是建設5個陸基早期飛彈預警雷達基地，這些雷達基地分別位於新疆、廣西、雲南、海南島和山東等邊境省區，為了對這些雷達站進行統一指揮，在陝西省的關中腹地還建設了全國計算機指揮控制中心，也稱“28基地”。28基地既是整個地面觀測系統的指揮中樞，也是配備最完整的觀測站，原為飛彈試驗基地，其設施包括前置遙測站、資源回收筒、活動觀測站。一期工程建成的6個觀測站有喀什天山站、南寧桂江站、昆明滇池站、海南南島站、膠東渤海站、湖南湘西站。後又增設代號“秦嶺”的控制計算站、代號“長江”的回收測量站、代號“前哨”的彈道飛彈搜尋和跟蹤系統（第一活動站）、代號“黃河”的移動式飛彈跟蹤系統（第二活動站）和代號“長城”的備份飛彈預警系統（長春站）
由於飛彈跟蹤和發射是若干個觀測站協同測控，需要極其精密的時統系統來統一時間基準。當時為把這種代號“930”的時統設備安全運回基地，成都軍區派了一個連的解放軍沿途壓運，持有國防部特殊通行證，任何人滋事滯阻，格殺勿論。
在整個系統中，最為核心的裝備是採用相控陣體制的7010大型早期飛彈監控雷達和110單脈衝飛彈跟蹤雷達。該系統由南京第14電子研究所負責研製。
7010相控陣預警雷達7010相控陣預警雷達於1970年5月開始研製，1972年開始建設，1975年10月開始運轉；1976年全面部署，部署地點位於河北省張家口市宣化區的黃羊山。7010相控陣預警雷依山而建，正面寬40米，高20米，探測距離達3000公里，可以連續跟蹤十批以上的外空目標。
110單脈衝跟蹤雷達從1965年開始研製，1971年研製成功，1977年正式部署。110單脈衝超遠程精密跟蹤雷達安裝於球形罩內，探測距離大於2000公里，主要用於對洲際飛彈、衛星等外空目標執行跟蹤任務。
110超遠程精密跟蹤雷達和7010相控陣預警雷達主要用於對外空目標執行跟蹤和探測任務，多次在中國洲際飛彈試射，衛星發射等發揮重要作用。
1981年7月18日對蘇聯向太平洋發射的運載火箭進行了跟蹤。及時預報出發射點和落點經緯度、預警時間和射程，事後美國公布的信息證明，7010雷達的觀測數據完全準確。
1983年1月12日，7010雷達再次準確預報了蘇聯1402號核動力衛星的墜落時間和地點等數據，在國內外產生了較大的影響。
640-5工程
640-5是飛彈彈頭再入物理現象研究的代號，該項目由1965年2月28日國防科委的反導防禦會議上首次提出。同年10月5日正式向力學所、物理所、電子所和地球物理所下達640-5任務，並確定由力學所負責。為此力學所為640-5工程調整了科研布局，抽調了激波風洞組、電弧加熱器組、高速氣流傳熱組、高溫氣體組等為640-5工程服務。1967年10月，毛澤東批示決定對國防科研體制進行大調整，力學所從事640-5工程的人員劃歸七機部建制。通過對彈頭飛行時所產生的各種特徵上產生的物理現象，以便識別真假彈頭和製造假彈頭提供依據。
調整終止
工程調整
1972年，美國總統尼克森訪華後，中美關係開始改善，中華人民共和國的外部安全環境得到改善。此後，美蘇於1972年簽訂了 《限制反彈道飛彈系統條約》 (Treaty on the Limitation of Anti-Ballistic Missile Systems -- ABM)。1976年，美國宣布關閉“衛兵”飛彈防禦系統。同時由於640工程本身受國內科技水平的限制，很多研究無法突破且長期投資巨大，受這些因屬的影響，中國逐漸調整和放緩了640工程反導計畫的研製進度。
1977年後，有關部門開始醞釀640工程研製任務的調整。1977年11月，七機部在《關於二院方向任務的意見》中，明確提出“將武器研製改為系統試驗”。徹底扭轉了640系列工程的方向。
1978年2月，二院向七機部呈交《關於二一〇所任務方向問題的報告》，提出終止反導超級大炮的預研工作。兩個月後，在1978年4月26日，七機部部長宋任窮向二院傳達了國防科委的意見：組成一支精幹隊伍，繼續進行反導多途徑探索；所需經費專款專用；其它力量承擔進攻性武器的研製任務。
1978年6月29日，中央專委召開會議，聽取國防科委匯報，研究調整七機部二院任務方向和制訂空間技術發展規劃等問題。華國鋒、葉劍英、李先念、聶榮臻在會上作了重要講話。講話要點是：
1、不惜代價將東風-5研製成功，集中力量加快進攻性核武器的研製，進攻是最好的防禦；
2、二院應把研製力量放到進攻性武器的研製上。反導武器還是要積極研究，留少數人繼續搞。
1978年8-9月，二院在昆明基地成功地進行了反擊一號兩發模型遙測彈的飛行試驗。隨後不久，考慮到反擊一號技術落後，研製周期長，資金消耗大，技術力量不足，生產條件差，“繼續搞下去對貫徹落實中央精神、合理調整二院任務和研製力量不利，”二院遂主動向部里提出：在完成3發模型彈後結束研製工作。同年12月，國防科委和七機部召開聯席會議，明確二院的主要任務是承擔潛地飛彈研製任務。二院只留少數人繼續進行反飛彈預研，搞多種途徑探索。
最終下馬
1980年，由於國家戰略重心開始向經濟建設轉移，時任國務院總理鄧小平正式下令終止“640工程”。3月19日，國防科委黨委常委在聽取七機部匯報時，對反飛彈、反衛星研究工作確定了調整原則：停止反擊一號、反擊三號和炮射飛彈的研製與試驗，1985年前由型號研製調整為多途徑探索的預研，反導技術途徑以飛彈反飛彈與強雷射為主。停止炮射飛彈的預研；結束在天津市的反導跟蹤雷達會戰；繼續研製301單脈衝雷達；將反衛星技術的總體方案設計任務調整為單項預研。科委黨委常委指出，發展反飛彈技術應作為一項戰略任務長期搞下去。
1982年，航天部計畫會議正式決定640工程下馬。除保留雷射破壞原理和核電磁脈衝技術兩項課題外，其餘有關640工程的研究全部停止進行。
工程意義
640工程雖然未能最終研製成功部署，但通過對相關技術的研究和探索取得了一批重要技術和人才的積累，在此期間研製的相關設備至今仍在使用。863計畫中反導項目研究再度啟動，對中華人民共和國航空航天技術和反導、反衛星武器發展幫助重大。
