第四节　火　箭

第四节　火　箭

现代火箭的诞生，预示着载人航天时代的到来。

由于液体燃料燃烧的理论和技术问题都比固体燃料简单，所以现代火箭是从液体火箭开始的。前苏联、德国、美国都有代表人物在研制火箭方面取得杰出成就。

俄国中学教师齐奥尔科夫斯基对火箭理论的研究和发展做出了重要贡献。他首先指出，巨大火箭的动力应当是液体火箭发动机。他设计了用液体火箭发动机作动力的飞行器草图，并设想用煤油和液氧作推进剂(燃料)。

齐奥尔科夫斯基

世界上第一个制成液体火箭并投入试验的，则是被誉为“现代火箭之父”的美国科学家罗伯特·戈达德。1921年12月，罗伯特·戈达德研制了人类历史上第一台液体火箭发动机。但是，戈达德的研究遇到了许多困难:缺少科研经费，挑剔的舆论界讥笑他连高中物理常识都不懂，还嘲笑他整天幻想做“月亮人”。但戈达德没有为这些困难所动摇，经过20年默默无闻的努力，终于换来了回报。1941年1月，新发动机火箭可达到2000多米的高度，载重447千克，呈现现代火箭的雏形。

戈达德的成就使20世纪30年代一大批火箭研制者受到鼓舞，德国的奥伯特就是其中一个。

奥伯特提出许多关于火箭构造和飞行的新观点，他深入研究了许多技术问题，比如喷气速度、理想速度和火箭在大气层中上升的最佳速度等。他的名著《通向航天之路》激发了许多青少年对航天事业的兴趣，许多国家相继成立了火箭和航天爱好者的组织。

从20世纪30年代起，火箭研究在德、意、英、法、奥等许多国家开展起来。尤其是德国，它的开创性研究，是在其他欧洲国家的严密监视下进行的。从30年代开始，特别是希特勒上台之后，德国广泛罗致人才，充分提供研究经费，在极端保密的情况下，使火箭研究迅速发展。

1932年，德国陆军接管了火箭研究工作，并进行了大量基础性研究。1933年，开始设计火箭。在冯·布劳恩的主持下，通过反复试验，在空气动力学方面取得了重要成果，在制导与控制、发动机设计、弹道设计方面积累了大量经验。

在此基础上，1942年10月3日，在精心选择、严格保密的波罗的海沿岸佩内明德发射场，成功地发射了第一枚液体军用飞弹V—2，飞行190千米，横向偏差4千米，最大高度85千米。V—2飞弹全长14米，结构重量为3.99吨，携带8.96吨推进剂和1吨的弹头，最大射程300千米。

德国的V—2火箭

第二次世界大战以后，美苏两国成了德国V—2成就的继承者。美国俘获了包括冯·布劳恩在内的100多名德国一流的火箭专家和全部V—2资料;前苏联俘获了一批二流专家和大量V—2及其零件。这为美苏发展火箭技术提供了有利条件。

在1945年以前，科学家们对距地表100千米以上高空的情况，只有通过间接手段得来的少得可怜的知识。战后，科学家们迫不及待地利用战争中发展起来的火箭，在头部安放仪器，对高空各方面的情况进行直接的探测。

1946年4月美国首次发射V—2，这是一个探空火箭计划的开始，也是研究、仿制、改进V—2直到研究全新火箭的开始。不久，V—2火箭头部装上科学仪器被发射到73～130千米的高空。1947年第一次成功地使用降落伞将火箭安全降落下来。

1947年10月，前苏联了发射第一颗V—2。1947年至1949年还研制了几种探空火箭，一直用到20世纪50年代。

战后10年，火箭发动机技术、飞行控制、跟踪、遥测和遥控仪器都随着经验的积累和高空数据的获得而不断发展。1957年至1958年是国际地球物理年，出现了利用探空火箭探测高空的高潮。在此期间，美国发射了210枚火箭，前苏联发射了125枚，英、德、法、日等十几个国家也都制定了探空的合作项目。火箭最大高度已达470千米。在这些探测活动中，各国获得了关于地球大气层的物理和化学性质、地磁场、宇宙辐射和太阳辐射以及陨石等大量资料，火箭的科学价值也逐渐为人们所充分认识。

小链接

我国“长征”号火箭

——中国第一颗卫星与“长征”1号火箭

1970年4月24日，我国酒泉发射场区风和日丽，春风拂面，人们精神抖擞，期待着第一颗卫星上天。

发射时刻终于来到了。晚9点35分，火箭在震耳的隆隆声中离开了发射架，徐徐上升，发动机喷出的几十米长的火焰，光亮夺目。火箭越飞越快，直冲云霄。

我国第一颗人造卫星发射成功，在我国航天史上具有划时代的意义，是我国发展航天技术的一个良好开端。

把第一颗卫星“东方红”1号送上太空的火箭叫“长征”1号。它是我国第一枚多级运载火箭，以两级液体火箭为基础，加第三级固体火箭而成。火箭全长29.46米，竖起如同大烟囱。火箭最大直径为2.25米，起飞重量81.5吨，起飞推力1020千牛，能把300千克重的卫星送入440千米高的太空。

1971年3月3日，“长征”1号火箭又把“实验”1号科学实验卫星送入地球轨道。

返回式卫星与“长征”2号火箭

1976年12月10日，新华社宣布:“我国12月7日发射的人造地球卫星已按预定计划准确返回地面。”卫星返回是异常复杂的技术，我国发射的卫星顺利地返回地面，使我国成为世界上第三个掌握回收技术的国家。

我国历史上，曾出现过返回式火箭。在明代史籍中记载的多种火箭中，飞空砂筒火箭就是一种回收式火箭。飞空砂筒火箭箭身前端两侧各绑一个药筒。一个筒口向前，另一个筒口向后，筒口向后的药筒前面放有爆竹。爆竹的引线与药筒底部连通，爆竹外裹3～5层纸，前面装细砂，以纸封糊严密。使用时利用筒口后的药筒将火箭射出，钉在敌方营寨的帐篷上。药筒内火药烧完后引燃爆竹，细砂喷出伤人双目。然后筒口向前的药瓶，点燃，将火箭送回。

我国回收卫星成功，当然在投术上已远非昔比，所用火箭也非原始火箭，而是大型运载火箭“长征”2号。“长征”2号火箭是两级液体火箭，长约32米，最大直径3.35米，起飞推力约2750千牛，能把1.8吨的有效载荷送入近地轨道。

从1976年至今，“长征”2号已把10多颗返回式卫星送入太空，卫星完成任务后，按预定计划，顺利地返回地面。

中国通信卫星与“长征”3号火箭

1984年4月8日，在西昌火箭发射场，巍峨耸立的发射架里，一枚载着试验通信卫星的乳白色运载火箭——“长征”3号，昂首挺立，在阳光下闪烁着耀眼的光芒。

夜幕降临了，巨型发射架上点点明灯像是挂满了夺目的明珠，同太空的群星交相辉映。万籁俱寂，发射架缓缓张开，一个重要的时刻即将到来。我国的试验通信卫星就要从这里起飞，冲出地球束缚，飞向太空。

晚7时20分，“长征”3号发出巨大轰鸣，拔地而起，直刺苍穹。卫星顺利地入轨，绕地球飞行。中国第一颗静止卫星——试验通信卫星发射成功了。这一喜讯，飞向全世界。

至今，我国已有5颗通信卫星，风尘仆仆，定点于赤道上空，我国一盏又一盏“明灯”高挂太空。

“长征”3号是以“长征”2号为基础，加第三级组成的三级火箭。火箭全长44.56米，起飞重量202吨，起飞推力达2750千牛，第三级氢氧发动机(以液氢和液氧为推进剂的发动机)在高空失重条件下2次启动。它能把1.4吨重的卫星送上地球静止轨道。

1990年4月7日，“长征”3号为香港卫星通信有限公司成功地发射了“亚洲”1号通信卫星。

“长征”3号的改进型，“长征”3号甲将装上具有更大推力的液氢液氧发动机，可以把2.5吨重的卫星送上地球静止轨道。

一箭三星与“风暴”1号火箭

1981年9月20日清晨5时28分40秒，1枚带着3颗卫星的运载火箭，从发射台上起飞。这时，地处祖国西北的发射场还被黎明前的夜空笼罩着，7秒后，火箭开始朝东南方向拐弯;3分钟后，火箭从人们的视野中消失。

长征3号甲火箭

发射一箭多星的运载火箭叫“风暴”1号。它是两级液体运载火箭，全长32.6米，直径3.35米，起飞推力2750千牛，起飞重量191吨，能把1.5吨重的卫星送入地球轨道。

起飞后7分钟，火箭携带的“实践”2号卫星与运载火箭分离。“实践”2号卫星进入太空翱翔后，它的4块太阳电池帆板便展开，此时，很像停留在天空中的老鹰。卫星上的姿态控制系统使卫星逐步转向太阳，实现卫星对太阳定向。卫星顶面和4块帆板上的太阳电池在太阳光照射下，为卫星各系统供电。

我国首次一箭把3颗卫星顺利地送入太空，使我国一箭多星发射技术跨进了国际先进行列。