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帝国遗产!苏联高超声速弹头洲际弹道导弹的商业化实践

邢强博士 小火箭 2019-05-25

微信号:小火箭

微信ID:ixiaohuojian

小火箭出品

本文作者:邢强博士


本文共11251字,132图。预计阅读时间:1小时


本文是小火箭经典运载火箭与洲际弹道导弹系列报告第7季的第2篇。


从第1季到现在,小火箭和大家一起详细探讨了从弹道导弹的鼻祖V-2《V-2导弹:现代弹道导弹和运载火箭的鼻祖》到美国SpaceX公司的猎鹰9号运载火箭的最新版本Block 5《小火箭 | 剖析SpaceX公司的最新版猎鹰运载火箭》。


期间,我们对红石导弹、联盟系列运载火箭、大力神导弹、雷神导弹、土星5号运载火箭和苏联N-1运载火箭、能源号运载火箭和质子号运载火箭等等进行了深入剖析。


本季开篇,小火箭和大家一起分析了欧空局的当家重器阿丽亚娜-5系列运载火箭。


本文,咱们再次把目光移向苏联/俄罗斯,看看当年曾经实施过多弹头和高超声速飞行器弹头试验的一款鲜为人知的洲际弹道导弹的设计理念与发展历程吧!


苏联


提起苏联的火箭,人们或许会立刻想到属于R-7火箭系列的联盟火箭(详见小火箭的公号文章《1863次发射!开启人类航天时代的R-7导弹》)。


或者是苏联屡败屡战的带有浓厚传奇色彩的N-1重型运载火箭(详见小火箭的公号文章《承载苏联载人登月梦想:N-1火箭》),亦或是用来运载暴风雪号航天飞机的能源号火箭。



但是,冷战后期,苏联放弃了能够将100吨载荷送入近地轨道的能源号火箭。解体后的苏联,留给新生的俄罗斯的能力最强的火箭,不是R-7系列的联盟,也不是能源号,而是一开始并没有被当做运载火箭来研发,但却在苏联解体后顽强地存活下来,并成为建设国际空间站的中坚力量的质子火箭。


质子火箭以20.7吨的近地轨道运载能力超过了联盟火箭(6.45吨),成为了苏联留给俄罗斯的运载能力最强的运载火箭。


本文的主角,是与质子运载火箭系出同门的UR-100洲际弹道导弹。


在说该导弹之前,咱们先提一下她的设计师,切洛梅。


切洛梅


说起质子火箭与UR-100洲际弹道导弹,小火箭就不得不先说一下她的设计者弗拉基米尔·尼古拉耶维奇·切洛梅博士了。



1958年,切洛梅向苏联最高领导部门提出了一个大计划:研制一系列导弹和运载火箭,其中,该系列的导弹具有12000公里的射程,是名副其实的洲际弹道导弹,而同系列的运载火箭拥有和上述弹道导弹通用的结构,能够将巨大的军用空间站送上太空,还能够把探测器甚至是航天员送上月球、火星、金星。



啥?1958年就有此等计划了?切洛梅又到底是谁?


鉴于人们对科罗廖夫比较熟悉,甚至认为科罗廖夫一人就能代表苏联的火箭设计师了,小火箭觉得有必要多介绍一下切洛梅


其实看上图老爷子胸前戴的5枚奖章,就能够知道他并非等闲之辈了。


左数第1枚和第2枚是苏联国家奖章!(苏联最高荣誉体系之一)

左数第3枚是列宁奖章!(苏联最高荣誉体系之一,奖给科学、文学、艺术、建筑和技术方面的人才。)


而切洛梅左胸佩戴的2枚奖章就更要说一下了。这是传说中的社会主义劳动英雄奖章!专门颁发给为苏联做过重大贡献的人。



切洛梅老爷子得了2枚社会主义劳动英雄奖章。按规定,得了2枚这种奖章的人,国家会专门在他的出生地竖立铜像或纪念碑来表彰。怎么样,够霸气了吧。


不过说到这,有些人可能会觉得不服气了,比如:



飞机设计大师图波列夫,得过3枚社会主义劳动英雄奖章。(另一位飞机设计大师伊留申也得过3枚,苏联氢弹之父萨哈罗夫也得过3枚,真是没有最霸气,只有更霸气啊!)


接着说切洛梅博士。他1914年生于沙皇俄国时代的谢德尔采(如今该地属于波兰),在一战的战火中颠沛流离的童年和充满饥饿与不安的少年时代过去后,18岁的切洛梅考入基辅理工学院(这个学院就是基辅航空学院的前身)。


在这里,他展现了数学和力学方面的天赋。大学一毕业,他就出版了他的第一部专著《向量分析》。二战时期,他研制了苏联第一台脉动冲压发动机(独立于德国与法国的研究)。


1951年,37岁的切洛梅完成答辩,被莫斯科国立鲍曼技术大学授予博士学位。(这所大学得说一说,科罗廖夫、苏霍伊、茹科夫斯基、图波列夫都是在这里毕业的。)4年后,切洛梅成为了以他名字命名的切洛梅设计局的首席设计师。


1958年,切洛梅提出了洲际弹道导弹的设计方案,成为了苏联最早提出多级洲际弹道导弹方案的人。(科罗廖夫的R-7是芯级+助推器的一级半构型,不是严格意义上的多级导弹——小火箭注。)



这就是УР-500导弹(火箭)。


几乎毋庸置疑的是,质子火箭最容易被辨识出来的外形特征就是她的6台一级发动机呈正六边形的布局方式了。


小火箭要对УР这个型号名称解释一番。仅仅从这个名字其实就可以看出切洛梅的理想了。УР是俄语универсальная ракета的缩写。其中,универсальная是万能的、通用的意思。比如万能胶(Универсальный клей)。而 ракета是火箭和导弹的意思。


是的,在俄语中, 火箭和导弹是同一个词,都是 ракета,也就没有咱们非得分清楚火箭和导弹的那种纠结了。本来就是同一类飞行器嘛。


切洛梅的理想在这个型号的名称中显露无疑:通用的、万能的导弹(火箭)。近可当洲际弹道导弹用,中可发射近地轨道卫星,远可进行深空探测


然而,切洛梅的影响力始终还是不如科罗廖夫。万能导弹在竞争中没能赢过R-7导弹。


倔强


1965年,被苏联军方抛弃的УР-500(UR-500)导弹争取到了证明自己的机会。她矗立在拜科努尔发射基地。


1965年7月16日开始,切洛梅的火箭发射了一系列名为“质子”的科学实验卫星。质子卫星是人类较早地能够在太空中对高能粒子、夸克等物质进行研究的卫星。


为什么切洛梅的火箭能够争取到这样的发射任务呢?


因为质子卫星重17吨,是卫星中的庞然大物。科罗廖夫的R-7最多只能运载6.45吨的载荷。在当时,这个系列的卫星,也就只有切洛梅的火箭可以发射了。


也就从这个时候开始,切洛梅开始淡化UR-500导弹这个名称,而改用质子火箭来称呼他的巅峰之作。(为了纪念他争取到了发射质子卫星的任务而保住了UR-500项目的不易。)



6台RD-253为质子火箭的基础级提供了10470千牛的推力,让质子火箭拥有了强大的运载能力。


赛果


前面提到,切洛梅博士设计的UR-500洲际弹道导弹没能在激烈的竞争中战胜拥有颇多资源的科罗廖夫设计的R-7。


1957年,R-7导弹经过工程师们3年来的努力,终于横空出世。上图为矗立在发射场的R-7弹道导弹。



上图为从天上拍摄的R-7弹道导弹位于拜科努尔发射中心的发射塔架。这张珍贵的照片来源于美国中央情报局由1957年飞临拜科努尔上空的一架刚刚入役的U-2侦察机拍摄。详见小火箭的公号文章《跌宕起伏!美国对苏联洲际弹道导弹的侦察与博弈》。


多年来,美国一直在寻找苏联的弹道导弹和运载火箭的研发中心和发射基地。终于,在1957年,趁着苏联的导弹试射活动开始密集出现的时候,美国的高空侦察机发现了位于丘拉塔姆小镇旁边的这个发射中心。


R-7系列弹道导弹以及后来得名为联盟的系列运载火箭,拥有太多耀眼的光环:


人类第一枚洲际弹道导弹,人类第一枚运载火箭,将第一颗人造地球卫星送上太空的火箭,把第一只动物送入绕地轨道的火箭,让第一颗超过1吨重的卫星在太空工作的火箭。


接下来,近地轨道的圣杯中,就只剩下第一个把人类送入绕地轨道这一个了。而最终,依然是R-7系列运载火箭携尤里·加加林捧起了这座圣杯。


可以说,科罗廖夫的设计在人类太空探索史上闪耀无比。


不过,切洛梅博士的设计同样是不容忽视的。


倔强的UR-500,虽然竞争洲际弹道导弹项目失利,但最终成为了苏联留给俄罗斯的运载能力最强的火箭。


而切洛梅博士的另外一个设计,虽然鲜为人知,但却不应被我们忽略。


她,就是UR-100,赛果洲际弹道导弹。


UR-100,按北约命名体系,为SS-11洲际弹道导弹。


1967年,53岁的切洛梅博士身体已大不如从前。


但是,这一年,UR-100弹道导弹正式入役的消息还是让他度过了人生中最美好的几年。


37岁毕业,在切洛梅设计局领衔弹道导弹研究整整16年的切洛梅博士,交出了他的答卷。


此时,美国的民兵II型洲际弹道导弹已经服役2年了。苏联在洲际弹道导弹技术领域面临着前所未有的压力。


1967年,这一年发生了很多事情。美国的阿波罗登月计划开始进入实施阶段。1967年1月27日,格里森、怀特和罗杰,三位宇航员在阿波罗1号飞船中进行测试的时候,突发大火,17秒之内,三位宇航员被烧成灰烬。详见小火箭在2016年完成的公号文章《纪念阿波罗1号事故49周年》。



公元1967年6月17日,中国罗布泊上空一声巨响,炽热的火球如同一颗正在冉冉升起的恒星:中国第一颗氢弹凌空爆炸成功。


这颗当量为330万吨的氢弹,从轰-6轰炸机的弹舱中投出,在2960米的高度释放了自我,标志着中国成为了继美国、苏联和英国之后,第4个掌握热核武器技术的国家。


后来,法国人也掌握了氢弹技术。世界五大常任理事国(传说中的五大liumang)的格局逐渐成型。


从第一次原子弹试验到第一次氢弹试验,美国用了86个月,苏联用了75个月,英国用了66个月,法国用了105个月,而中国,只用了32个月。


苏联的UR-100 赛果洲际弹道导弹在这样的国际环境中诞生。


冷战逐渐白热化,考虑到洲际弹道导弹的生存性,第一批UR-100 赛果 导弹全部部署在了上图这样的地下发射井中。


赛果是一种花的名字,原产自美国西部,是摩门教的圣花,同时也是美国犹他州的州花。


北约将UR-100洲际弹道导弹的编号定为SS-11,而绰号定为赛果,实在是太照顾这款导弹了。


小火箭认为,这是北约对苏联命名的弹道导弹里,名称最美的一款。


要知道,所有的弹道导弹的北约名称,都是以S打头的单词。


SS-4单级中程弹道导弹的绰号是凉鞋


SS-10,苏联最后一款采用低温液体推进剂的洲际弹道导弹的绰号是瘦子


SS-13三级固体弹道导弹的绰号是野人


SS-14中远程履带机动固体弹道导的绰号是替罪羊


SS-18世界上最大的二级液体洲际弹道导弹,干脆就叫撒旦


后来,到了1972年,为了方便阅兵展示和运输,赛果导弹有了发射筒版本。


该发射筒直径为3米,长20米。


UR-100,或者叫SS-11 赛果洲际弹道导弹,射程达10600公里,能够从普列谢茨克发射场或者分布在广袤西伯利亚大平原上的发射井里发射,越过北极上空,打击美国的任何一个地方。


导弹直径2.5米,长16.931米,采用二级构型。


赛果弹道导弹基本型带有1个当量为100万吨TNT的核弹头。


从上图可以看到,赛果洲际弹道导弹的第一级拥有4台发动机。


小火箭风格:


赛果弹道导弹的第一级,采用3台RD-0216液体火箭发动机和1台RD-0217液体火箭发动机。


这两款发动机均采用常温偏二甲肼和四氧化二氮有毒燃料,燃烧室压力均为17.5MPa(这在那个时代是个很厉害的指标),比冲313秒(这个指标一般)。


RD-0217与RD-0216发动机的唯一不同,在于RD-0127发动机上面有热交换器,用于给导弹的一级贮箱增压。


进入上世纪70年代,多弹头技术开始快速发展。


为比较单枚大当量核弹头与多枚小当量核弹头的作战效能,美国在上世纪60、70年代用海神C-3导弹与大力神2型导弹做了大量实弹试验和数值模拟试验。


海神导弹是潜对地导弹,弹头为10枚5万吨当量的分导式核弹头,而大力神2型导弹则带有一枚威力巨大的1000万吨当量的核弹头。大力神2弹头的总当量为海神的20倍。


但是试验表明,海神导弹对机场类目标的毁伤效能是大力神2导弹的10倍,对加固的导弹基地的毁伤效能更是提高到了11.2倍,对10万人口城市的打击效能增加了2.5倍。


多弹头能够对重点目标施行交叉火力式的打击,以数量弥补单枚弹头威力的不足,反而大幅提高了作战效能


小火箭把争论的缘由和结论做成了两张图表:



真理越辩越明,分导式弹头提高毁伤效能的作用最终得到了大家的共识,因此子弹头的数量在这一时期开始增加,民兵3导弹的标准载荷是3枚子弹头,而在1975年美国空军实施的一次名为“撒胡椒面计划”的项目里,民兵3导弹携带7枚10万吨TNT当量的子弹头进行了飞行试验。


上图为民兵3导弹的标准配置:3枚W78 MK12A核弹头。


在这样的时代背景下,苏联的赛果弹道导弹开始承载红色帝国的核威慑与核反击的重任。


部署


按小火箭的统计,赛果弹道导弹是冷战白热化期间,苏联部署数量最多的洲际弹道导弹


入役伊始,赛果弹道导弹就在5年内,达到了1000枚的产量,其中有10枚用于试验定型测试,其他990枚全部被部署到了像上图这样的抗核加固的地下发射井中。


另外,对于赛果弹道导弹的公路机动的研究也在紧张进行中。


到1976年,苏联多弹头技术得到突破,有关该技术,详见小火箭的公号文章《战略导弹多弹头技术的由来与发展》《俄罗斯有多少枚核弹头?》。


420枚能够携带3枚弹头的多弹头打击型赛果弹道导弹在上世纪70年代进入苏联现役。


另有不到100枚的能够携带6枚弹头的钝头短射程型赛果弹道导弹入役。


进入上世纪80年代,为了对抗美国数量庞大的洲际弹道导弹和未来有可能会大量部署的拦截系统,苏联使用赛果弹道导弹实施了绝密的高超声速项目。


该项目是对单弹头设计的一种回归。多弹头虽然能够在再入大气后给防守方的拦截系统带来巨大的困难,但是如果对方一旦掌握了更好的雷达技术和拦截弹技术,还是能够拦截的。毕竟就算是多弹头,每个弹头也还得依靠传统的弹道式再入的动力学特征进行飞行


上世纪80年代,苏联高超声速弹头计划开始实施。在原本用于放置3枚子弹头的整流罩内,只安放了一枚弹头。


但是,这枚弹头并不是传统的圆锥+圆柱的构型,而是采用了带有大后掠角的三角翼构型。这是一种再入滑翔飞行的高超声速飞行器,扁平的气动外形有助于她拥有比传统弹头高得多的升阻比


作为苏联装备数量最大的一款洲际弹道导弹,赛果导弹以超过1千枚的数量大量部署,同时也为苏联早期的高超声速再入弹头技术的发展提供着支持。


赛果导弹的高超声速再入弹头滑翔试验圆满成功,但是切洛梅博士已经看不到了。


公元1984年8月12日,切洛梅博士在莫斯科逝世,享年70岁。


上世纪80年代末,从苏联西部某测试基地发射的一枚SS-11赛果弹道导弹升空,随后,在太空中释放出来的突防高超声速弹头再次成功实现了再入滑翔,将赛果弹道导弹的射程从10600公里拓展为13000公里,同时也证实了再入滑翔弹头的工程可行性。


不过,这一系列试验也暴露出了一些问题:再入弹头在大气层内以20倍以上的声速滑翔的时候,产生了大量的热,弹头需要更好的防热材料或者更加优化的弹道;再入滑翔的高超声速弹头很难保证打击精度,只有不到70%的弹头落入了预定区域,其他弹头起滑不久就不知去向。


进入上世纪90年代,有工程师提出了给弹头加装超燃冲压发动机,改被动滑翔为带动力飞行的高超弹头方案。


有关高超声速飞行器和超燃冲压发动机技术,详见小火箭的公号文章《冲压发动机!不断挑战工程极限!》《勒杜克:冲压发动机狂人》。


苏联也开始集中力量攻克超燃冲压技术。


在联合了茹科夫斯基中央空气流体动力研究院、巴拉诺夫中央发动机研究院、图拉耶夫联盟设计局、彩虹设计局等单位后,苏联建成了图拉耶沃大型高空高速航空发动机试验基地。


后来发现,即使地面试验设备中有转速高达17000转/分钟的超级压气机、有现代空气动力学给出的计算流体模型,也无法加速超燃冲压发动机的研制进程。



研究发动机的最好方式,就是让她到天上飞几圈看看


不过,像赛果这样的二级弹道导弹,把弹头释放出来的时候,就是要进入卡门线以上的太空了,而再入之后再点火的技术难度太大。


需要选用另一款射高比较低的导弹先试试在上升段的点火,等到成熟之后,再移入赛果弹道导弹的整流罩内。


于是,科研团队采购了一批神秘的试验设备——萨姆-5远程防空导弹


这款射高将近40公里,射程超过320公里的采用亚燃冲压发动机作为动力的导弹的最大飞行速度可达5马赫。


他们拆除了导弹的战斗部,将一台超燃冲压验证发动机安置在导弹顶端。


1991年11月27日,第一次试验启动。萨姆-5导弹强有力的冲压发动机将验证发动机托举到35公里的高空后,超燃冲压发动机点火,在绵延180公里的平直弹道的末端,超燃验证发动机燃烧了27.5秒,其中在5马赫以上的速度范围内工作了5秒,使飞行器的最大速度达到了5.6马赫。


这是世界上首台在实际飞行中达到超燃状态的冲压发动机


发射井中的赛果洲际弹道导弹已经做好了准备,对采用超燃冲压发动机的弹头进行发射试验了。


然而,就在1991年11月27日的那次成功的测试飞行过后不到一个月,大事发生了!


公元1991年12月25日晚,就在大洋彼岸的美国人阖家欢聚,欢庆圣诞节的时候,苏联国旗从克里姆林宫上空缓缓降下,黯然淡出历史舞台。第二天天亮,苏联正式解体


好在工程师团队还在,经费来源没了,不过他们依然想把高超声速的试验进行下去。


但是,赛果洲际弹道导弹暂时是没办法用了。苏联的解体和限制核武器条约的进一步实施,让昔日的弹道导弹排队走向了分解和销毁的道路。


不甘心的工程师们,从欧洲找到了经费来源,从俄罗斯的防空导弹部队拿到了几枚导弹。


1992年和1995年,该团队与法国合作进行了两次验证飞行,最大速度达到了5.8马赫



俄罗斯的超燃发动机飞行试验震惊了美国人,促使他们加快了超燃冲压发动机的研究,并提出了与俄罗斯进行合作的倡议。


1997年,两国交换研究资料后,开始正式进行超燃冲压发动机的合作研究。


合作团队沿用俄罗斯团队的试验场地(位于哈萨克斯坦拜科努尔航天中心附近)和验证发动机,依托美国航空航天局(NASA)兰利研究中心的风洞设备和工程师团队对验证发动机和萨姆-5导弹进行升级改造。


兰利研究中心重新设计了验证发动机的燃烧室和进气道前缘,用更易导热的铜合金替代了原有的镍合金。萨姆-5导弹的弹体被重新优化,阻力下降了6%,总质量减少了124公斤。


1998年2月12日午后,拜科努尔航天中心的阳光与冷风见证了超燃验证发动机终极改良版的发射发动机不负众望,达到了6.5马赫的速度(这是验证飞行器能够承受的最大速度)。


消逝


苏联解体后,洲际弹道导弹大批退役,而科研试验中,开始逐步以防空导弹来替代洲际弹道导弹作为载体。


昔日那些代表红色帝国的核威慑力量的地下发射井,逐渐被废弃。


赛果洲际弹道导弹被强制退役后,留下空空如也的核导弹发射井,独自回味和感慨红色帝国昔日的荣耀与辉煌。


大量核导弹发射井被填埋、废弃。


填入发射井的沙石,埋葬了基地,也埋葬了那个红色帝国。


很多公路机动的弹道导弹和防空导弹系统被露天堆放起来,任由岁月的风霜侵蚀。


有的核导弹,比如上图这枚SS-8黑羚羊洲际弹道导弹早早褪下戎装。她以25.5米的大个子矗立着,和T-34坦克一起,成为苏联的象征,在博物馆的露天场地上供后来人参观与感叹。


重生


但是,赛果洲际弹道导弹,带有最倔强的导弹设计大师切洛梅博士的正统基因,带着苏联一次性装备数量最大的,首款产量过千枚的洲际弹道导弹的荣光,岂能就这样进入博物馆!


她,要把切洛梅博士当年的火箭梦想传承下来,继承下去


于是,我们看到上图,赛果弹道导弹重生了!


此时的她,已经是一款在国际商业航天发射市场上有着一席之地的运载火箭了。


嗯,这白黑白的颜色搭配,神似如今世界上或许是最为有名的SpaceX公司的猎鹰9号运载火箭的最新版本Block 5型。有关该火箭,详见小火箭的公号文章《小火箭 | 剖析SpaceX公司的最新版猎鹰运载火箭》。


在苏联解体之前,赛果弹道导弹有过两次亚轨道飞行尝试。


1990年11月20日和1991年12月20日(苏联解体前5天),在拜科努尔航天中心,由赛果弹道导弹改装而成的亚轨道飞行器试飞成功。


在原本的二级洲际弹道导弹的基础上,加一个和风上面级(也有人译作 微风),这就构成了Rokot三级运载火箭。


Rokot,是俄语的转译,其本意为隆隆声、轰鸣声,是个拟声词,因此,中文译作:


呼啸号运载火箭



就算世事无常,就算人生本就艰难,但是总有一些人和一些事,能够战胜岁月的无情,能够跨越时间的长河,向我们诠释什么是坚持,什么又是挚爱


切洛梅博士的梦想,终于超越了时间,冲破了抗核加固的地下发射井沉重的井盖,飞入了太空!


小火箭在此隆重介绍:


呼啸号运载火箭,由苏联洲际弹道导弹加装和风上面级构成。原本想着继续实施高超声速再入弹头的试验,在重大事件发生后,武器试验戛然而止,而运载火箭就此诞生。


呼啸号运载火箭,直径2.5米,高29米,起飞质量107吨,能够将1.95吨的载荷送入近地轨道,其太阳同步轨道的运载能力为1.2吨


上图为小火箭制作的呼啸号运载火箭的时序表。


为了强调保护太空环境,减少太空发射遗留物的态度,小火箭专门给出了和风上面级的离轨操作时序。


商业


1994年12月26日,苏联解体3周年的时刻,呼啸号运载火箭发射一颗业余无线电卫星成功


这是呼啸号运载火箭执行在轨交付任务的首秀。


火箭有了,但是初出茅庐的俄罗斯火箭团队在国际市场上面对美国和欧洲老牌商业运载火箭拼杀时,还是艰难的。


1999年12月22日,呼啸号运载火箭准备发射RSVN-40卫星。


火箭还在发射架上的时候,整流罩突然爆炸,这是雪上加霜的事情,原本订单就很少的呼啸号运载火箭的整个发射业务完全停顿。


后来,呼啸号运载火箭团队做出了决策:与欧洲进行深度合作。


俄罗斯火箭团队找到了德国戴姆勒奔驰这家老牌航空航天企业,合作成立了欧洲呼啸火箭集团。


其中,戴姆勒奔驰占股51%,俄罗斯方面占股49%。


2000年,合资组建的欧洲呼啸火箭集团从俄罗斯各地抢救性地收集到45枚赛果洲际弹道导弹。


然后,工程师团队将这些导弹改装成了呼啸号运载火箭。


随后十几年,呼啸号运载火箭逐渐证明了自己的实力。


2018年4月25日17点57分,呼啸号运载火箭成功把一颗欧洲的对地观测卫星送入预定轨道,这是该火箭最近一次的发射。


在小火箭发布本文的时候,呼啸号运载火箭共发射了31枚,成功28枚,成功率为90.32%


细节


当年出于硬件条件的限制和保密部门的严查,苏联的赛果弹道导弹没能留下太多影像资料,这不可谓不遗憾。


好在如今继承切洛梅博士遗愿的呼啸号运载火箭已经成功进行了商业化运作。


小火箭不妨把一些细节放在这里,也算是向老一辈工程师致敬了!


欧空局的卫星研制方把一颗对地观测卫星放入转运专用箱中。该转运箱有独立的空调系统和定位系统,能够保证卫星处于恒温状态,并随时报告卫星所处位置。


从俄罗斯飞来的一架安-124重型运输机打开尾舱门,开始准备装载卫星转运箱,将其运送到俄罗斯。


这是伏尔加第聂伯航空公司特有的运输服务,有关该公司和该型运输机,详见小火箭的公号文章《小火箭要闻 | 2018年7月23日全球航空航天重点事件》《安-124:世界上载重量排名第二的运输机》。


黄昏时分,卫星运抵俄罗斯。


陪伴安-124重型运输机的,是这落日的余晖。而该机腹内运载的,不再是苏联的高超声速弹头,而是欧空局的一颗对地观测卫星


第二天,欧空局和俄罗斯的工程技术人员搭乘火车,开始前往普列谢茨克发射场。


这个发射场曾经是苏联最神秘的发射场。


从莫斯科红场上的那颗红色五角星尖顶向北望去,在800公里远的地方,有一个叫做普列谢茨克的地方。



这里曾经严格限制人员进出,甚至在冷战时期的地图上都不会标注这个地方


这里有一座大型火箭发射基地,其规模甚至可以媲美拜科努尔。在拜科努尔基地动工2年后,普列谢茨克基地就开建了。


这个原本用于测试R-7洲际弹道导弹的基地逐渐发展成为一个重要的军用卫星发射场。据多种公开资料的不完全统计,在该基地建成40年的时间里,有充足理由认定由该发射基地发射的航天器超过了1500枚


从发射总数量和发射密度上来说,该基地都可以被称作世界上最繁忙的发射基地



在上世纪50年代末,美国中央情报局就怀疑莫斯科北部某地有火箭发射基地。


在1966年,一位名叫杰弗里·佩里的英国教师带着他的学生们分析苏联“宇宙”-112卫星的轨道时,认为这颗卫星不可能是从拜科努尔发射的,而应该是从普列谢茨克附近某地发射升空,这使该基地的存在逐渐成为了大家的共识


到了1983年,面对世界上其他国家的弹道和轨道科学家的质疑,苏联终于承认了普列谢茨克发射场的存在。



注意上图为普列谢茨克发射场在卫星照片上的确切位置,与普列谢茨克市中心的距离有27公里。


记住苏联发射场的这个命名风格:通常不会用离发射场最近的城市的名字来命名,以方便隐藏。


从机场到普列谢茨克发射场,工程师们要穿越森林,乘坐火车跨越白雪皑皑的山丘。



终于,火车载着工程技术人员来到了依然有着浓郁苏联遗风的普列谢茨克发射基地。


肼,剧毒燃料,然而在现阶段,大量卫星(电推进卫星除外)和部分采用常温有毒推进剂的火箭依然离不开它。


按小火箭的经验,肼虽然无色,但是闻起来还是有味道的,有点类似小时候的公共卫生间里的尿碱与海边咸鱼混合起来的味道。


肼具有强腐蚀性和很强的毒性,不是万不得已,不要接触。


上图为摄于美国佛罗里达州某航天基地的肼车间的照片。


为了保护工作人员,对涉及肼的操作,必须穿戴防护服。这是一种内部加压的密闭服装,用于把人和肼彻底隔离开。上图的工程师正准备给信使号水星探测器加注肼。


他穿着经典的美式防护服。


那么,欧空局的工程师来到俄罗斯的普列谢茨克,当然得穿俄式的防护服了。


这就是俄式的防护服在充气之前的样子。像雨衣一样挂在衣架上,供人按需取用。


俄式防护服有两种款式,一种是上图左侧那种,裤腿加压充气的。另一种是上图右侧,裤腿和靴子连在一起的。


工程师穿上俄式防护服,然后加压充气后的样子。


俄式防护服和美式防护服,有两个明显的不同:俄式的是红色的,美式的是白色的;俄式的可以选择裤腿充气款式,这样可以穿能够在野外走动的鞋子,美式的则通过铜卡环与特制的靴子紧紧连接在一起。


3位工程师,身着俄式防护服后,与卫星拍了一张合影。最右边那位还非常讲究地穿了鞋套。


身穿红色俄式防护服的工程师正在准备给卫星加注剧毒的肼燃料。


在发射场的总装测试厂房里,卫星在超洁净环境中被从转运箱中取出,进行测试。


通过测试的卫星,被放入整流罩瓜瓣中,准备和另一半整流罩实现亲密接触。


呼啸号运载火箭的整流罩直径为2.5米。欧空局的这颗对地观测卫星刚好能够比较舒适地待在里面。


艺术家正在呼啸号运载火箭的整流罩上做最后的喷涂。


考虑到俄罗斯普列谢茨克发射基地的寒冷天气,整流罩被保温材料包裹得严严实实,而且有预留的孔洞和管路,有空调设备专门负责为整流罩内的卫星提供舒适的温度环境。


这个“发射前请取下”的标志连着的部件被取下,意味着这颗对地观测卫星就要踏上登天之旅了!


带有浓郁苏联风格的火车,将包裹得严严实实的卫星整流罩送到普列谢茨克发射场的第133工位。


小火箭风格,这里的具体坐标为:


北纬62° 53′ 17″ N东经 40° 50′ 57″ E


普列谢茨克发射场第133发射工位的发射架一侧,有一台电梯式起重机,把内含一颗对地观测卫星的整流罩抬升到27米高空。


在发射架顶部,工程师们正准备把整流罩和卫星固定到呼啸号运载火箭的第三级上方。


小火箭觉得在这里要特别指出的是:


呼啸号运载火箭与她的前身赛果洲际弹道导弹的不同,不仅仅在于呼啸号运载火箭增加了和风上面级,由二级变成了三级。


另外一个不同的地方就是火箭在筒内的状态与导弹不同。


虽然呼啸号运载火箭具备与赛果洲际弹道导弹同样的在发射井或者发射筒内进行点火发射的能力,但是因为商业卫星比军用的核弹头或者高超声速再入飞行器要脆弱得多,为了防止在出筒过程中,一级发动机的点火产生的筒内噪声声场对卫星造成伤害,呼啸号运载火箭选择了半入筒方案


也就是,呼啸号运载火箭的一级二级和三级在发射筒内,三级以上的整个载荷段是裸露在发射筒外面的


这样做还有另外一个好处:未来如果要发射更大尺寸的载荷的时候,会选用或者设计直径更大的整流罩。半入筒的方案使得整流罩的尺寸不会受到发射筒3米直径的限制


自上世纪60年代,赛果洲际弹道导弹正式入役以来,该系列导弹/运载火箭的出井和出筒高清照片一直是缺失的。


如今,大家终于能够一睹这震撼人心的瞬间!


呼啸号运载火箭出筒瞬间。


呼啸号运载火箭,代表着切洛梅博士的梦想与坚持。



4台偏二甲肼/四氧化二氮液体火箭发动机推举呼啸号运载火箭升空。


呼啸号运载火箭进行程序转弯。



从切洛梅博士的UR-100也就是赛果洲际弹道导弹入役,到呼啸号运载火箭进入国际商业航天发射市场,这期间经历了太多。


目前,呼啸号运载火箭的单枚发射报价为4180万美元,相当于人民币2.85亿元。


小火箭致切洛梅博士与呼啸号:


倦鸟归林,

那漂泊在外的倔强,

终究还是,

回到了普列谢茨克发射场。


这一路,很长,

长得不像是旅行,

更像是流浪。


红色帝国,

轰然倒塌。

压不垮的,

是进入太空的梦想。


抬头仰望,

那无比深邃的星空,

才是我们人类的家乡。


邢强,于2018年8月4日



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