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第13章 逼上太空——美国火箭(1)

火箭童子军

当年,苏联第一个发射人造卫星、第一个送小狗巡游太空、第一个发射载人飞船、第一个太空行走、第一个送女宇航员登上太空……太空界的金牌几乎都让苏联包揽了。苏联正以每周两次航天发射的速度,继续领先,创造着更多的第一。

美国的运载火箭发展前期由于策略错误,走了不少弯路,经历了不少失败。面对苏联咄咄逼人的攻势,美国迅速调整战略,后发制人,终于成为发射能力最大、技术最先进的国家。

美国早期的运载火箭也是在V-2导弹的技术上发展起来的。20世纪50年代,先后研制了“先锋”号、“探险者”号、“丘比特”号、“侦察兵”号、“雷神”号等系列运载火箭。

美国国家航空航天局及美国空军、海军和陆军拥有火箭系列近30种型号,仅“侦察兵”系列就有13种型号。1960年7月1日,美国“侦察兵”号火箭首次发射空间探测器失败,到1968年4月共计发射40次,其中,失败12次。1960年9月21日,“蓝色侦察兵-1”号首次发射失败,到1966年4月共计发射40次,失败9次。

经历了太多的失败,也积累了更多的经验。1958年1月29日,美国终于发射了第一颗人造卫星。

“雷神”号火箭是美国早期的航天运载火箭。为了增加它的运载能力,有时在它周围捆绑上3枚固体助推火箭,使其运载重量提高到1吨。“雷神”号是美国发射早期小型卫星的运载火箭,从1959年以来发射400多次,现已退役。目前,美国在役的运载火箭有“宇宙神”号、“德尔塔”号、“飞马座”号、“金牛座”号、“人牛怪”号等运载火箭,美国正在研制的有大推力的“战神”号运载火箭、美国私人火箭公司的“猎鹰”号运载火箭。

“大力神”号运载火箭

在冷战时期,美、苏两个超级大国展开的太空竞赛,推动了航天技术的飞速发展。导弹由近程导弹发展到洲际导弹,洲际导弹改装为运载火箭,把卫星、空间探测器、宇宙飞船、空间站、航天飞机和人类送上太空。

第二次世界大战期间,美国马丁公司主要制造战机。而后,该公司加入到更挣钱的行业——研制洲际导弹。“大力神”系列运载火箭由马丁·玛丽埃特公司制造,是从“大力神2”洲际导弹发展而来。

1958年12月20日,“大力神”号运载火箭首次飞行。1959年到2005年,“大力神”号共进行368次发射,包括20纪纪60年代中期的“双子座”载人飞船。

从1964年,“大力神”号运载火箭首次发射航天器,到2005年退役,共有150多次发射纪录,将150多颗各种轨道卫星和空间探测器送上天。“大力神”号运载火箭曾秘密发射美国军事卫星以及侦察卫星,也非常成功地将著名的“太阳神”号、“海盗”号、“旅行者”号等行星与行星际探测器发送到火星、木星、土星等。

“大力神”系列运载火箭主要有“大力神1”、“大力神2”、“大力神3”、“大力神34D”、“大力神4”、商业“大力神3”等9种型号。它的最大近地轨道运载能力为21.9 吨,地球同步转移轨道运载能力为5.3 吨。“大力神2LV-4”是为“双子座”载人飞船而设计的,火箭长33.22米,最大直径3.05米。

“大力神3”系列火箭有A、B、C、D、E五种型号,可发射各种轨道卫星。“大力神-3A”火箭最长50.6米,加上2枚助推器,最大直径达9.7米。

“大力神34”系列火箭有34B、34D等几种型号,主要用于发射军用卫星。“大力神34B”为三级火箭,最大直径3.05米。“大力神34D”长49.35米,最大直径为9.82米。

商业“大力神3”火箭是“大力神34D”的改型,设计完全出于商业目的。它的个子粗壮,火箭的各种整流罩可适用于目前各种商业有效载荷。火箭长48.2米,最大直径为9.82米,专门发射大家伙。“大力神3”火箭在1976年到1988年间,发射过9颗世界上最重的卫星——“锁眼-11”照相侦察卫星。

“大力神4”火箭主要用于发射太阳同步轨道大型军用卫星和侦查卫星。“大力神4”火箭在1992年到2005年间,发射过5颗“锁眼-12”光学侦察卫星。

由于“大力神”号使用偏二甲基肼和四氧化二氮推进剂,成本高、毒性强,需要特殊照顾,而液态氢或煤油的燃料和液态氧氧化剂较安全且性能更高,美国洛克希德.马丁公司决定改进推进剂和火箭,延长“大力神”系列火箭的寿命,与更昂贵的俄罗斯“质子”号运载火箭和波音公司的“德尔塔”中型和重型运载火箭竞争,但“大力神”火箭家族已过时,风光不再。

“大力神4”号运载火箭

2005年10月19日,最后一枚“大力神”号火箭从范登堡空军基地成功发射,携带着美国国家侦察局的秘密卫星,代号“USA-186”的“锁眼-12”光学侦察卫星。

“宇宙神”号运载火箭

20世纪50年代末,美国“宇宙神”号系列运载火箭由美国通用动力公司和康维尔公司作为洲际弹道导弹制造。它是一种液体燃料火箭,一个不寻常的设计配置了三款发动机,火箭推进剂为精炼煤油和液氧。在上升过程中,它的两个外侧助推器发动机被抛弃,芯级火箭和发动机、燃料箱和其他结构被保留进入预定轨道。

“宇宙神”洲际弹道导弹只有简短使命。1965年,美军最后一个“宇宙神”洲际弹道导弹中队被撤销。从1962年到1963年,“宇宙神”号增加助推器,将4名美国国家航空航天局宇航员送入地球轨道。1991年到2004年,“宇宙神-2”号进行63次发射。2000年到2005年之间,“宇宙神-3”号只进行了6次发射。“宇宙神-5”号仍然在服役,计划使用到2020年。

“宇宙神”号已连续生产50多年。1958年12月18日,“宇宙神”号首次发射,到2011年底已发射近600次,其中在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地已进行了超过300次发射,在范登堡空军基地进行了285次发射。“宇宙神”号曾经发射过世界上第一颗通信卫星、美国第一艘载人飞船等。

“宇宙神”号运载火箭出身于洲际弹道导弹家族,后来“弃恶扬善”,从事太空发射的任务。它主要有“宇宙神-D”、“宇宙神-I”等型号系列。“宇宙神”系列火箭兄弟众多。目前,正在使用的主要是“宇宙神-5”系列运载火箭,其地球同步转移轨道的运载能力达到13吨。

“宇宙神-D”是美国发射载人飞船的第一枚运载火箭。它是在“宇宙神-D”洲际弹道导弹的基础上适当改进而成,箭长29.07米,最大直径为4.87米。

“宇宙SLV-3C-半人马座D”火箭为多级火箭。它是“宇宙神”系列运载火箭中首次使用低温液氢液氧的火箭,长38.35米,最大直径4.87米。

“宇宙神-I”是“宇宙神-G”的一个改进型。地球同步转移轨道运载能力为2.25~2.34吨,主要用于商业发射。箭长43.9米,起飞质量163.9吨。

“德尔塔”号运载火箭

“德尔塔”号运载火箭,外观主色调为蓝绿色。它是在“雷神”号中程导弹基础上发展起来的航天运载器,早期由美国麦道公司研制,麦道公司和波音公司合并后,波音公司成为主承包商。“德尔塔”的意思是三角洲,所以有时被称为“三角洲”运载火箭。它是世界上成员最多、改型最快的运载火箭系列之一。

“德尔塔”号具有很强的空间发射能力,自1960年,至今,已发射340次,成功率为95%。“德尔塔”号运载火箭发射了“辛康”号卫星、“先驱者”号探测器、多颗国际通信卫星。

美国“德尔塔”系列运载火箭于1960年5月13日首次发射,已发展了50多种型号。目前,正在使用的是“德尔塔-4”系列。它迷人的身影,经常穿梭在近地轨道的太空。

“德尔塔-2”号的助推火箭全长39米,直径2.44米。美国空军的全球定位系统的50颗卫星都是由“德尔塔-2”号发射的。

“德尔塔-3”号由美国波音公司研制。它高度35米,直径4米,可将8.29吨有效载荷送入低轨道,将3.8吨的有效载荷送入地球同步转移轨道。

“德尔塔-3”号拥有9枚固体燃料助推火箭,助推火箭全长14.7米,直径1.17米,其中6枚在发射台上点燃,3枚在飞行中点燃。1998年8月27日首飞,最后一次飞行是在2000年8月23日。

位于美国加利福尼亚州卡诺加园的洛克达因公司,专门研发火箭的“心脏”——液低温液氢液氧发动机体燃料火箭发动机。它不愿研究那些小火箭,喜欢为世界最大火箭“土星-5”号配备世界最大的发动机,航天飞机主发动机也是它们的杰作。值得骄傲的是,美国波音公司的大部分火箭发动机都是来自洛克达因公司。

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