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小火箭出品

本文作者：邢强博士

本文是小火箭经典导弹与运载火箭系列文章第3季的第4篇。在本季第1篇与第2篇合辑中，小火箭将介绍了美国“雷神”弹道导弹。（导弹的总体设计、材料、发动机、弹道计算、反卫星试验以及这款导弹改造为运载火箭后，发射了NASA的第一枚探测器的历史）。在本季的第3篇中，小火箭介绍了切洛梅和质子火箭的总体设计。

本文将继续介绍质子运载火箭，讲述她发射礼炮系列空间站、和平号空间站和国际空间站的光辉历史，并在文末给出具体的算例，指出带有上面级的质子火箭在地球同步轨道运载与深空探测中的强大潜力，展示火箭到底是怎样把卫星送到地球同步转移轨道上的。

1.空间站的建设者

从1971年开始，苏联陆续发射了从礼炮1号到礼炮7号的多个空间站。而这些空间站都是由质子系列火箭发射的。

从洲际弹道导弹项目的竞争中落败，到发射卫星的屡屡失败，质子系列火箭的发展在1971年之前始终蒙着阴影，而从礼炮计划启动后，质子火箭终于找到了她的舞台。

就像鱼类离开了海洋就要开启一个由新一代的物种主宰地球陆地表面的时代一样，加加林在太空中飞行的108分钟早已点燃了人类向太空进发的激情。但是，对于星际旅行而言，以分钟或小时计的太空停留时间是远远不够的。人类应该尽早掌握在太空中长期生存和依赖太空环境进行生产和生活的技术。这样，人类才能够飞往在仰望星空时凝视的那些遥远星球。在这样的背景下，礼炮空间站计划开始付诸实施了。

礼炮计划是由苏联发起的人类第一个空间站计划。当时准备从1971年到1986年这15年间发射一系列共9个单模块（single-module）空间站。这些空间站包括6个科研实验空间站和3个军事侦察空间站，后来又推出了高度机密的“阿尔马兹”（Almaz）计划。“礼炮”计划打破了多个航天纪录，其中包括几个在太空执行任务的时间纪录和航天员第一次从一个飞船转移到另一个飞船的纪录。

1971年4月19日，满载众人期望的“礼炮”1号由“质子”火箭发射升空，开启了人类探索太空的空间站时代。

随后，质子-K运载火箭又一口气发射了礼炮2号、3号、4号、5号、6号和7号空间站。从联盟飞船上拍摄的礼炮7号空间站

传奇还将继续，实际上，和平号空间站也是在质子火箭的努力下，一点点逐步拼接成的。

1986年2月19日，质子-K运载火箭发射了和平号空间站的核心舱。这个重20.1吨的大家伙，让质子运载火箭的能力得到了充分展示。

1987年3月31日，质子-K运载火箭发射了和平号空间站的量子1号舱（重10吨）；

1989年11月26日，质子-K运载火箭发射了和平号空间站的量子2号舱（重19.6吨）；

1990年5月31日，质子-K运载火箭发射了和平号空间站的晶体号舱（重19.6吨）；

苏联解体后，和平号空间站的建设虽然遭遇了几年的停顿，但是，由于质子-K运载火箭幸运而又坚强地存活了下来，和平号空间站的建设得以恢复。

1995年5月20日，质子-K运载火箭发射了和平号空间站的光谱号舱（重19.6吨）；

1996年4月23日，质子-K运载火箭发射了和平号空间站的自然号舱（重19吨），终于完成了和平号空间站的建设。

质子系列运载火箭的传奇当然不会止步于和平号空间站。

国际空间站的曙光号货舱和星辰号服务舱这两个舱段也是质子系列火箭运上去的。

从礼炮1号、2号、3号……到礼炮7号空间站，再到和平号空间站，再到国际空间站，质子系列运载火箭都是重要的建设力量。质子系列运载火箭运载过最多的空间站舱段，为人类空间站建设作出了重大贡献。

2.运输与发射   

前文已经提过，质子火箭是在莫斯科生产的，而发射却要在哈萨克斯坦的拜科努尔基地进行。那么，质子火箭是怎么从生产厂房到发射场的呢？

她没有买机票，也没有自己飞过去，而是选择了搭乘火车：

长路漫漫，质子火箭就这样躺着被火车拉到了位于哈萨克斯坦的发射基地。

这火车头有点儿眼熟？没错，小火箭在R-7系列火箭文章中已经介绍过了。

然后呢？发射的时候可得把她叫醒啊。

此时，温庭筠《菩萨蛮·小山重叠金明灭》中的

“懒起画蛾眉，弄妆梳洗迟”

的唱段就要开始了：

液压系统把质子火箭慢慢顶起来。

质子火箭此时或许还在眨着惺忪的睡眼呢。哎，懒得起床，被叫起来还得顶着20来吨的载荷往太空飞。从莫斯科到拜科努尔，一路舟车劳顿……

小火箭始终觉得这是质子火箭最萌的时刻。没想到，加满了燃料后重量会达到693.81吨的大家伙会如此地赖床。

偏二甲肼四氧化二氮常温燃料虽有剧毒，今后将被逐步淘汰，但是其发射时候的壮观场面实在是令人印象深刻！

3.迈向深空！

质子-M运载火箭为4级构型，拥有带有多次启动能力的上面级，可以执行深空探测任务。

公元2016年3月14日下午17:31，欧空局和俄罗斯航天局联合研制的“ExoMars 2016”火星探测器，搭乘俄罗斯研制的“质子”号火箭，从拜科努尔发射基地升空，预计今年年底就能抵达火星。

另外，带有上面级的质子系列火箭拥有6.92吨的地球同步转移轨道的运载能力。

小火箭的经典导弹与运载火箭系列文章之前答应了大家要讲一下轨道相关的事情，那么这次就在第三季借着质子火箭来说一下吧！

基本上，要想把卫星（或者其他载荷）送到地球同步轨道上的话，需要12步（小火箭给出的这个算例以从拜科努尔基地发射的质子-M运载火箭为基准）：

1. 火箭发射；

2. 上面级分离；

3. 上面级第1次点火；

4. 进入一个距离地面173千米，倾角为51.5°的停泊圆轨道（此时，研制质子火箭基础级的兄弟们可以庆祝了）；

5. 上面级第2次点火，开始变轨；

6. 进入一个近地点295千米，远地点6000千米，倾角为51.0°的椭圆轨道；

7. 抛掉和风上面级的外挂贮箱；（做轨道设计的同学，要注意，和风上面级的外挂贮箱的抛弃对后续轨道的计算有重要影响，计算和复核轨道数据的时候，要加以考虑。）
   

8. 上面级第3次和第4次点火，再次变轨，进入转移轨道；

9. 和风上面级的外挂贮箱进入一个近地点361千米，远地点14930千米，倾角50.8°的临时轨道；

10. 转移轨道参数：近地点475千米，远地点65044千米，轨道倾角50.5°；

11. 上面级第5次点火，终于进入目标轨道；

12. 释放载荷，该算例中，卫星在东经135.8°的赤道上方。
    

嗯？不仅仅想知道步骤，还想知道整个任务中的时间节点（同学，你这就是来抄答案的吧？满足你吧。）

质子-M火箭与和风上面级发射地球同步轨道卫星的关键节点：

整个任务用时9小时14分钟。

嘿，年轻人，准备好像切洛梅那样设计火箭了么？

感谢大家对小火箭的支持！

版权声明：

本文已由邢强博士独家授权小火箭刊发，禁止非授权转载，欢迎朋友圈转发。

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