运载火箭的发展历程,运载火箭

一、运载火箭

火箭是依靠特制的发动机喷射工作介质产生巨大反作用力向前推进的飞行器。它自身携带燃烧剂和氧化剂，不需要空气中的氧助燃，可以在大气层中飞行，也可以在外层空间飞行。大推力火箭是多数其他航天器赖以升空的“天桥”，充当航天飞行的运载工具，所以又称为运载火箭。按所用能源的不同，可以分为化学火箭、核火箭和电火箭。其中，化学火箭又分为燃料火箭、液体燃料火箭。按用途可分为布雷火箭、探空火箭等。按有无控制系统分为可控火箭、无控火箭。按射程可分为近程、中程和远程火箭。按级数不同可分为单级火箭和多级火箭。多数大推力火箭都是多级火箭，并广泛采用并联助推技术（图4－5）。

举世公认，中国是最早发明和实际应用古代火箭的国家。直到20世纪初，被誉为“火箭之父”的俄国科学家齐奥尔科夫斯基，才把火箭原理和宇宙飞行的概念建立在现代科学的基础上，提出采用液体推进剂的多级火箭将有效载荷送入外层空间的大胆设想。1942年10月13日，德国在佩内明德试验中心成功地发射了A－4火箭（V－2弹道式导弹的前身）。火箭飞行了约200km，高度达100km。这是人类有史以来第一枚飞出稠密大气层的人造飞行物，也是现代运载火箭的雏形，但真正的运载火箭，是前苏联于1957年10月4日将世界上第一颗人造卫星送入近地轨道的运载火箭。

就运载火箭本身而言，很难界定其为军用或是民用。但运载火箭从其诞生之日起，就和军事结下了不解之缘。前苏联的第一种运载火箭，就是由SS－6战略弹道导弹改装的。1963年，前苏联开始研制“质子”号大型运载火箭，企图用作登月飞行。火箭的第一级由6级SS－7导弹发动机的改型并联而成，第二级由2级SS－9导弹的摆动发动机并联组成，直径4米多，带有4个游动火箭，根据载荷的需要，“质子”号还可以加装第三级和第四级，运载能力可达21吨。随后，前苏联又在“质子”号运载火箭的基础上，发展一种推力更大的运载工具。这种被称为G系列或“列宁”号的巨型运载火箭共有4级，使用了近70个标准舱体，总高度90余米，基座直径达20.5m，起飞总重量超过3 000吨，能将200余吨的有效载荷送入近地轨道，被誉为现代航天史上的“运载火箭之王”。

美国的运载火箭也是经历了由弹道导弹改装的专门研制的历程，同样有着浓重的军事色彩。早在1950年以前，美国就以“红石”近程导弹和“维金”探空火箭为基础，分别研制成“丘比特”C型和“先锋”号等运载火箭。1959年以后，又在“雷神”中程导弹基础上发展第二代运载火箭。该型火箭以“雷神”为第一级，分别加上不同的末级火箭，组成不同性能和用途的“雷神”系列。其中“雷神－阿金纳”运载火箭，主要用于发射美军的侦察卫星。闻名于世的“大力神”运载火箭系列也是脱胎于“大力神－2号”洲际导弹，其主要使命是将侦察、预警、通信和核爆炸探测等大型军用卫星送入预定的轨道，是美国90年代的主要运载火箭之一。1961年，美国为了对付前苏联在太空的挑战，把人送下月球开始研制“土星”族运载火箭系列。其中“土星－5号”运载火箭于1969年将重达46吨的“阿波罗”载人飞船送上月球，使人类进入行星旅行的幻想第一次变成现实。

1973年7月，法国联合原联邦德国、英国、比利时、西班牙、意大利、荷兰等西欧国家，共同研制名为“阿里安”（或译为阿里亚娜）的大型三级液体运载火箭。目的是为了打破美国和前苏联对发射地球卫星的垄断，以便在国际商业发射市场争得一席之地，在未来的太空战争中取得较为有利的地位。日本在致力于陆、海、空武器的现代化的同时，也将运载火箭的发展纳入国家轨道，力争作卫星独立发射国。日本发展的运载火箭主要有M、N、H三个系列。

我国为了打破超级大国对空间技术的垄断，为人类征服和开发太空做出自己的贡献，同时也是为了增加自身的防卫能力，以便在未来战争中立于不败之地。从50年代中期开始，独立自主地发展运载火箭。1960年11月发射成功第一枚自制的运载火箭，标志着我国开始步入外层空间。我国最有代表性的运载火箭是“长征”系列，该系列由“长征－1”号、“长征－2”号和“长征－3”号组成。每个型号有若干改进型。“长征－1”号为三级液固混合火箭。其第一、二级为液体，第三级为固体。该型火箭能将3 000kg载荷送入440km椭圆轨道，主要用于发射中、小型卫星。我国第一颗卫星“东方红－1”号，就是由这种火箭送入轨道。“长征－2”号为两级液体火箭，是在远程导弹的基础上发展而成。其基本型长约32m，最大直径3.35m，起飞重量约190吨，主要用于发射低轨道重型卫星。1975年11月28日，“长征－2”号成功地将中国第一颗重达1 000多kg的返回式卫星送入数百公里的椭圆轨道。“长征－2E”（简称“长2捆”，下同）型火箭是“长征－2”号中推力最大的一种型号。由于在第一级周围捆绑了四台助推发动机，“长征－2E”的起飞重量达460吨，起飞推力为600吨，能将9.2吨重的载荷送入轨道。1992年8月14日，“长征－2E”将澳大利亚的美国休斯公司制造的，重达7.7吨的通信卫星澳赛特B1成功地送入了大椭圆轨道，并提供了卫星所需要的入轨姿态，开创了中国运载火箭商业发射的新纪元。“长征－3”号是一种多用途的大型运载火箭，为三级全液体火箭，其第一、二级以洲际液体导弹为原型改进而成，第三级为高能低温氢氧发动机。火箭全长43.25m，最大直径3.35m，起飞重量202吨，可将重达1 400余公斤的通信卫星送入地球同步轨道。

除了俄、美、西欧、日、中等国之外，印度、巴西、以色列等国也都在积极发展本国的大型火箭（表4－1、4－2）。

航天器是在地球大气层以外的宇宙空间，基本上按照天体力学的规律运行的各类人造飞行器的统称，亦称空间飞行器。航天器分为无人航天器和载人航天器两大类。在无人航天器中，环绕地球运行的又称作人造地球卫星；在载人航天器中，执行载人上天任务并能返回地面的称做载人宇宙习船，可供航天员长期工作和居住的称做永久式航天站，往返于地面与太空之间又能够重复使用的称作航天飞机。

各主要空间技术国家的大推力火箭比较表

中国的火箭及相应的载荷卫星系列表