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第6章 通向太空的途径(3)

1957年8月21日,前苏联发射世界上第一枚P—7洲际火箭。这种火箭更加复杂,有大量调节参数。比留金成功地解决了它的控制问题。这一新型洲际火箭成为前苏联研制从“卫星”号到“联盟”号运载火箭的基础,从而得以可靠地把一颗颗卫星、一艘艘飞船送入太空轨道飞行。比留金在火箭控制系统领域不断探索和创新,矢志不渝地改进和完善火箭控制系统。当电子计算机刚刚问世不久,他就大胆地把它引入到航天器上来。除了在运载火箭上采用外,还曾把它装在“月球9”号自动行星际站上,首次实现了探测器在月面软着陆。在他的领导下,前苏联研制成功各种宇宙飞船和自行星际站的控制系统。比留金不幸于1982年病逝,但他作为同科罗廖夫一起担任前苏联航天总设计师委员会的6名成员之一,为火箭控制系统的发展作出巨大建树,载入了前苏联航天史册。

八、中国的长征号火箭

长征号是中国运载火箭系列的名称,它表示曾经发明火箭的中华民族,在今天以自立于世界之林的长征精神,开始向太空进军。中国长征火箭1955年从美国回到祖国的著名火箭专家钱学森博士,第二年就受命创建中国的航天事业。1964年6月29日,中国自行设计制造的第一枚单级液体火箭从东方地平线上腾空升起,揭开了中国现代火箭发展的序幕。

1965年,中国为适应发射人造卫星的需要,开始研制多级运载火箭。经过5年时间,长征1号运载火箭于1971年4月24日将中国第一颗卫星送上地球轨道,随着太空传来的《东方红》乐曲声而名扬天下。这是一种三级运载火箭,第一、二级为液体燃料火箭,第三级是固体燃料火箭。长征1号火箭全长2946米,最大直径225米,起飞重量815吨,起飞推力104吨,可把750千克以下的有效载荷送入近地轨道。又经过几年时间,1975年11月26日长征2号运载火箭投入使用,用它发射成功中国第一颗返回式卫星。这种运载火箭能将18吨的有效载荷送入数百千米高的椭圆轨道。1977年中国把研制地球静止轨道通信卫星的任务提上日程。为了把相当重的通信卫星发射到36000千米的地球同步静止轨道,必须要有更大推力的运载火箭。曾参加和主持过多次火箭研制和发射试验的火箭专家谢光选,担任了长征3号运载火箭的总设计师。这位在中国大地上土生土长的总设计师,在航天事业上走过了一条布满荆棘的道路。他在青少年时代目睹过中华民族任人宰割和欺凌的悲惨命运,抱着“兵工救国”的志向,在兵工大学毕业后投身于现代兵器的研制,幻想用先进的枪炮为祖国图强,但这个愿望在旧中国只能成为泡影。新中国诞生后,谢光选才有了用武之地,从研制反坦克火箭到涉足大型运载火箭领域,开始了他的航天生涯。1960年在中国西北的戈壁滩上的酒泉发射场,当谢光选亲眼看到自己和同伴们仿制的第一枚火箭飞向预定目标时,心中充满了无限兴奋和自豪的感情。但是航天之路并非一直平坦,其间有成功的欢欣,也有失败的苦恼。1962年3月21日,中国自行研制的第一枚运载火箭由于控制系统失稳和发动机起火遭到发射失败,当时作为主任设计师的谢光选和所有参与研制试验的人员一样,感到无比痛心和惋惜。他和研制人员一起,在挫折面前不灰心不气馁,积极分析原因,寻找症结,提出解决问题的对策。经过两年的攻关和努力,这枚自行设计和研制的液体火箭发射试验终获成功,从而为研制长征号运载火箭奠定了基础。

谢光选最初作为火箭总体设计部的技术负责人,在参与领导研制成功长征1号和2号运载火箭的基础上,又把全副精力倾注到新型的长征3号运载火箭上来,突破了许多技术关键,其中最主要的是解决了第三级采用低温高能的液氢液氧发动机和在高空失重条件下发动机二次启动技术的问题。中国是继美国、欧洲空间局之后第三个拥有氢氧发动机的国家。液氢液氧推进剂具有高能、低温的特点,液氢的沸点低达摄氏零下253度,这给材料、工艺、计量、测试等都带来极大困难。仅为解决低温给材料工艺带来的影响,就进行了29项249次试验。发动机二次启动技术目前世界上只有美国和中国掌握。中国是在纬度较高的地区发射地球同步卫星,需要在运载火箭到达高真空失重状态下第二次启动第三级火箭发动机,才能把卫星推上36000千米赤道上空的空间轨道。这两项高难技术的突破,表明中国的运载火箭技术跨入了世界先进行列。

长征3号为三级液体燃料火箭,全长4325米,最大直径335米,起飞重量202吨,起飞推力208吨。它竖起来有15层楼房那样高,能把14吨有效载荷送入地球同步转移轨道。1984年4月8日,用它发射中国第一颗地球同步轨道试验通信卫星获得成功,标志着中国运载火箭进入一个新的发展阶段。长征3号运载火箭功不可没,大显威风。美国宇航局局长为此写信赞扬说:“你们完全可以为中国航天计划中的这一重要的、里程碑式的技术成果感到自豪,为长征3号运载火箭的性能感到自豪,仅有少数几个国家达到了这次发射所显示的技术能力。”

九、阿丽亚娜运载火箭

这是古希腊的一个神话故事。在地中海克里特岛上,修建了一座地下迷宫,里面住着一个长着牛头人身的怪物,每年要从雅典向迷宫内敬献15对童男童女,供这个怪物享用。国王米诺斯的公主阿丽亚娜,是一位美丽善良的姑娘,为了保护她不受怪物的伤害,国王赏赐给她一把护身魔刀,修建迷宫的工匠也特意送给她一卷走出迷宫的线团。雅典王子塞休斯是位英俊勇敢的青年,他装扮成童男随进贡队伍来到克里特岛,决心除掉迷宫中的怪物,解救雅典人民的苦难。阿丽亚娜公主见到塞休斯王子后,晚上悄悄来到塞休斯的住处,把魔刀和线团交给他,并向他表达自己坚贞的爱情。塞休斯进入迷宫,把线团的一头拴在迷宫的大门上,然后放开线团,一路打入迷宫,用魔刀杀死了怪物,又顺着线团走出迷宫,同正在等待他的阿丽亚娜一起,逃离苦海。阿丽亚娜作为战胜魔怪的象征,在经过几千年之后,今天已经成为征服宇宙迷宫的欧洲运载火箭之名。

1973年7月,由法国倡议,联合西欧11个国家成立了欧洲空间局,并着手实施研制阿丽亚娜运载火箭的计划。阿丽亚娜火箭的总设计师是法国科学家弗雷德里克·达莱。他诞生在马赛,毕业于巴黎综合工科学院,1966年进入法国空间研究中心工作。从此,他的生活与欧洲火箭的发展紧密结合在一起。1970年后成为阿丽亚娜火箭计划的负责人,承担这种火箭的技术设计和研制任务。他曾指出:“这是一项艰巨的任务,它需要步调一致,要使50家工业企业为这样一项如此复杂的计划步调一致地工作。”在他的领导下,经过6年的努力,攻克了一系列技术难关,1979年12月24日,第一枚阿丽亚娜1型火箭从南美洲圭亚那的库鲁航天中心发射上天,终于冲出宇宙迷宫,开辟了欧洲联合自强通向太空的道路。阿丽亚娜1型火箭高478米,起飞重量208吨,能将17吨重的有效载荷发射到地球同步转移轨道。截至1992年8月,阿丽亚娜火箭已研制成功4种基本型号,共发射52次,其中1型有两次失败,其他三种型号各有1次失败。已累计将75颗不同用途的卫星送入太空轨道运行。

在阿丽亚娜运载火箭家族中,2型的同步转移轨道运动能力为22吨;3型为26吨;目前最大的是阿丽亚娜4型,共有5种型号。这种火箭高584米,最大直径38米,起飞重量413吨,起飞推力570吨,采用4台捆绑在第一级的液体火箭助推器,能将42吨重的有效载荷送上地球同步转移轨道。1988年6月15日第一枚4型火箭一举将3颗通信卫星送入预定轨道。在迄今的24次发射中,只有1990年2月22日的那一次发射,因为一个助推器的燃料泄漏引起爆炸坠毁。1991年8月15日,阿丽亚娜44L型火箭把世界上最大的一颗国际通信卫星6号射入36万千米高的地球同步轨道。这个型号的火箭每年都有至少七、八次的发射任务。

现在正在研制的阿丽亚娜5型运载火箭,高只有50米,重却达750吨,将是这个家族中最大的一个成员。它的地球同步轨道运载能力可达68吨,不仅可用作重型卫星的运载工具,还可用来发射欧洲空间局未来的“海尔梅斯”航天飞机和“哥伦布”空间平台。阿丽亚娜运载火箭在当今美、俄称雄的航天领域中独树一帜,成为它们强有力的竞争对手。它已成为欧洲航天工业的骄傲,正在世界航天市场崛起。

十、日本的运动火箭

在运载火箭技术的发展史上,不能不提到“日本现代火箭之父”丝川,是他创立了日本宇宙科学研究所,领导了日本的航天计划,使日本成为世界上第四个发射人造卫星的国家。丝川1912年生于东京,与著名火箭专家布劳恩同年,而且是布劳恩的好友。他原是一名飞机设计师,战后转向研究火箭工程,1954年提出日本发展火箭的蓝图。1916年开始设计用于发射卫星的火箭,为日本的航天事业打下了基础。1970年2月11日,在丝川主持下研制的L—4S火箭,成功地把重24千克的大隅号卫星发射入轨,揭开了日本航天史上新的一页。日本早在1954年就开始准备参加1957年国际地球物理年的空间活动。1958年后,相继研制成功“铅笔”、“卡帕”、“拉姆达”系列探空火箭。1964年日本宇宙开发委员会制订了一个发射应用卫星的运载火箭发展计划。截至目前,日本已经研制成功三种系列的运载火箭,从而树立了它在空间领域的重要地位。1963年开始研制缪(M)系列运载火箭。1970年,当M火箭模拟试验型号L—4S成功发射大隅号卫星之后,日本宇宙科学研究所便致力于一种全新的M火箭的改进研制工作。M系列的第一代是M—4S火箭,它在继承L—4S火箭技术成果的基础上,为了提高火箭的运载能力,采取了新的结构形式,使火箭燃料的装填量得到提高,使之比L—4S火箭的运载能力提高了3倍。这是一种四级固体火箭,全长236米,直径141米,总重达435吨,可将75千克的有效载荷送入近地点250千米、远地点6560千米的椭圆轨道。1971年用于发射一颗技术试验卫星获得成功。此后,为适应不同使用目的,M—4S改进为三级固体火箭,又先后研制成M—3C、M—3H、M—3S等运载火箭。M—3S火箭的运载能力达到185千克。1984年2月14日成功地将一颗科学卫星送入轨道。10年间,M系列火箭共发射了12颗科学卫星。

1969年10月,日本宇宙开发事业团成立后,提出研制一种能把重100千克、直径1米的卫星送上地球同步轨道的运载火箭,并且决定采用部分引进美国雷神—德尔它运载火箭技术研制钮(N)系列火箭的方案。这个系列包括N—1和N—2两种型号。N—1火箭全长3257米,最大直径244米,重约90吨。共三级,第一、二级使用液氢液氧发动机,第三级采用固体火箭发动机。为提高运载能力,第一级火箭四周还捆绑了3台固体火箭助推器。N—1火箭可把145千克的有效载荷送入地球静止轨道。1975年9月9日成功地发射了葵花1号技术试验卫星。N—2火箭的主要改进,是加长了N—1火箭第一级推进剂贮箱,四周捆绑的固体助推器增至9台。此外还提高了第二级发动机性能,第三级采用大型固体火箭发动机,将无线电制导改为惯性制导,其地球静止轨道有效载荷提高到350千克。

十一、质子号火箭

在前苏联的航天活动中,质子号运载火箭赫赫有名,并累建功绩。它是在总设计师契洛勉的领导下,从1961年开始研制,1965年首次发射成功,现已成为世界上使用最频繁的一种运载工具。

契洛勉是与科罗廖夫同时代的航天科学家。他于1914年6月30日诞生在谢德列兹市的一个教师家庭。1937年毕业于基辅航空学院。1940年被前苏联科学院授予博士学位,在青年时代就在航空科学领域崭露才华。

他从1942年开始从事火箭设计事业。在1947年8月3日举行的空军节上,契洛勉设计的飞航火箭在检阅队伍中大放异彩。由于他在火箭技术上的卓越才能,1959年起被推上航天工程总设计师的职位。在他的一生中,参加领导了多种火箭型号的研制工作,其中最为人注目的要算1965年问世的质子号运载火箭了。

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