神奇的火箭

火箭用途與組成

我國是火箭的故鄉(xiāng)。但古代的火箭十分簡單，是一種無控火箭，按現(xiàn)代眼光看，最原始的火箭只有發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭的全部就是發(fā)動(dòng)機(jī)，那時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)就是紙板或竹筒包裹著固體火藥，再加上點(diǎn)火的引線。后來的古代火箭逐步有所改進(jìn)，在箭桿的前端加了尖形的箭頭，在尾部加上了羽毛狀的箭羽，起穩(wěn)定作用，這些屬于箭體結(jié)構(gòu)的范疇。還有一種火箭叫做“火龍出水”，龍底部的幾枚火箭發(fā)射后，龍腹中的幾枚火箭繼續(xù)射出，這就是多級(jí)火箭的雛形。

現(xiàn)代火箭與古代火箭比，已不可同日而語?，F(xiàn)代火箭最簡單的是無控單級(jí)火箭，仍有一些用途，例如用于科研的有探空火箭，用于武器的有火箭炮。當(dāng)代火箭主要是有控火箭，即帶有控制系統(tǒng)的火箭。有控火箭用于武器而且攜帶彈頭的叫做導(dǎo)彈，是一種有控制有導(dǎo)引的經(jīng)過空中自動(dòng)飛向目標(biāo)的炸彈。近程導(dǎo)彈用單級(jí)火箭，中遠(yuǎn)程以上的導(dǎo)彈用多級(jí)火箭。導(dǎo)彈中最具威懾力量和對(duì)戰(zhàn)爭與和平起重大作用的是戰(zhàn)略核導(dǎo)彈，最近的射程只有幾百公里，最遠(yuǎn)的洲際導(dǎo)彈，射程可達(dá)13000多公里。各種各類的導(dǎo)彈有幾十種，著名的有“飛毛腿”戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、“愛國者”導(dǎo)彈，以及在兩次海灣戰(zhàn)爭中發(fā)揮了重要作用的巡航導(dǎo)彈等。

現(xiàn)代火箭用于航天，成為發(fā)射衛(wèi)星、飛船的運(yùn)載工具，這些運(yùn)載工具必須是多級(jí)的火箭?；鸺灿糜谛l(wèi)星、飛船本身進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌道的調(diào)整和作較小范圍機(jī)動(dòng)的動(dòng)力，這些火箭一般是單級(jí)小型火箭。目前用于運(yùn)載繞地球飛行的衛(wèi)星和飛船的多級(jí)運(yùn)載火箭一般為2—3級(jí)，大多是3級(jí)。用于星際飛行的火箭可能需要4-6級(jí)。

現(xiàn)代火箭主要由幾個(gè)系統(tǒng)組成，即箭體(或彈體)結(jié)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)、控制系統(tǒng)和有效載荷。有效載荷主要是衛(wèi)星、飛船或?qū)棌楊^。除了火箭本身以外，還有為火箭發(fā)射服務(wù)的地面設(shè)備系統(tǒng)，這也是一個(gè)十分復(fù)雜和非常重要的系統(tǒng)。對(duì)于用于作戰(zhàn)的導(dǎo)彈，一般有這幾個(gè)系統(tǒng)就行了。但對(duì)于研制階段進(jìn)行飛行試驗(yàn)的遙測(cè)彈和航天用的火箭，必須裝上其他幾個(gè)輔助系統(tǒng)，以了解火箭在飛行中的情況，發(fā)現(xiàn)可能存在的不足，在以后的研制中改進(jìn)。特別是在火箭或運(yùn)送的載荷萬一發(fā)生故障時(shí)，這些系統(tǒng)能提供第一手資料，以便確定故障部位和分析故障原因。

這些輔助系統(tǒng)中主要有遙測(cè)系統(tǒng)、外彈道測(cè)量系統(tǒng)和安全自毀系統(tǒng)等。遙測(cè)系統(tǒng)就是無線電遠(yuǎn)距離測(cè)量系統(tǒng)，為測(cè)量之需，在火箭各系統(tǒng)的有關(guān)部位安裝了各種傳感器和變換器，測(cè)得的信號(hào)提供箭上的無線電發(fā)射機(jī)和天線，把信號(hào)傳到地面遙測(cè)接收站。外彈道系統(tǒng)包括光測(cè)系統(tǒng)和無線電外測(cè)系統(tǒng)。光測(cè)系統(tǒng)利用分布在發(fā)射臺(tái)和彈道在地面的投影線附近幾十到一百多公里的范圍內(nèi)的幾個(gè)光測(cè)臺(tái)站，用尺寸和規(guī)模很大的電影經(jīng)緯儀，拍攝導(dǎo)彈的發(fā)射和近百公里的彈道?；鸺l(fā)射和飛行正常時(shí)，拍攝的圖景十分壯麗，動(dòng)人心弦。萬一有故障，光測(cè)的照片成為珍貴的分析資料。無線電外彈道測(cè)量系統(tǒng)把火箭飛行的全部彈道測(cè)量出來，是飛行結(jié)果分析的重要資料。安全自毀系統(tǒng)是在火箭或?qū)楋w行發(fā)生故障或飛行軌道偏離預(yù)定數(shù)值過大、火箭的殘骸將墜落到國內(nèi)外的人煙稠密區(qū)域時(shí)，試驗(yàn)指揮員將按照預(yù)定方案利用無線電控制，按下自毀按鈕，使火箭或?qū)椩谶m宜的時(shí)刻自毀，讓火箭殘骸墜落到無人區(qū)。火箭的質(zhì)量和可靠性

現(xiàn)代火箭特別是多級(jí)火箭非常復(fù)雜，一枚多級(jí)航天火箭，包含有幾萬個(gè)到幾十萬個(gè)零件。其中重要的儀器、組合件或零件發(fā)生故障，可以導(dǎo)致火箭爆炸或者火箭失去飛行穩(wěn)定性，在空中翻轉(zhuǎn)直至墜落到地面。造成數(shù)以億元計(jì)的國家財(cái)產(chǎn)的損失，也可能造成人員傷亡。其他儀器或零件發(fā)生故障，也將使火箭完不成原定的任務(wù)，或者得不到需要的測(cè)量信號(hào)。由此可見火箭質(zhì)量和可靠性的重要性。搞好設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的質(zhì)量是保證火箭飛行成功的決定因素，航天系統(tǒng)有保證火箭質(zhì)量的一系列措施包括成套的、完整的各種試驗(yàn)、檢驗(yàn)和測(cè)試的手段。火箭的可靠性是由各部分的可靠性綜合起來的，有一套科學(xué)的試驗(yàn)、檢驗(yàn)和計(jì)算的方法。各系統(tǒng)、各儀器和組合件直至總裝后的火箭，在它們生產(chǎn)過程中和出廠前，都要反復(fù)進(jìn)行質(zhì)量檢查和質(zhì)量復(fù)查。

針對(duì)怎樣保證飛行試驗(yàn)的成功，周恩來總理所作的指示為“嚴(yán)肅認(rèn)真，周到細(xì)致，穩(wěn)妥可靠，萬無一失”，這十六個(gè)字一直是航天系統(tǒng)包括工業(yè)部門和試驗(yàn)基地試驗(yàn)工作的指導(dǎo)方針。在火箭出廠前和到試驗(yàn)基地后，要多次進(jìn)行事故預(yù)想，事故回想，提出和堅(jiān)持“不帶一個(gè)問題出廠”、“不帶一個(gè)問題出技術(shù)陣地”和“不帶一個(gè)問題上天”的原則，取得了很好的效果。

怎樣發(fā)射火箭

當(dāng)我們從電視看到我國火箭發(fā)射衛(wèi)星或飛船畫面的時(shí)候，我們看到了一團(tuán)灰色的濃煙和暗紅色的火焰交織在一起席卷整個(gè)發(fā)射臺(tái)附近，迷人的火箭冉冉升起，我們的心情無比激動(dòng)，但我們始終被一層神秘的面紗籠罩著，這一切是怎樣發(fā)生的呢?

筆者作為一名航天系統(tǒng)的研制工作人員，曾多次親歷火箭發(fā)射的全過程。多級(jí)火箭整體是一個(gè)龐然大物，在經(jīng)過航天系統(tǒng)總裝廠總裝測(cè)試以后，據(jù)情況分解成單級(jí)和各個(gè)系統(tǒng)、各個(gè)部分包括若干儀器，分別裝上火車運(yùn)到試驗(yàn)基地?；鸺\(yùn)到基地以后，全部試驗(yàn)工作包括操作使用在內(nèi)由基地負(fù)責(zé)組織領(lǐng)導(dǎo)和實(shí)施，火箭研制部門的試驗(yàn)隊(duì)負(fù)責(zé)處理有關(guān)技術(shù)問題。

火箭箭體和各系統(tǒng)的儀器設(shè)備，首先聚集到基地的技術(shù)陣地，在寬敞明亮、設(shè)備齊全的廠房中，先對(duì)火箭的各系統(tǒng)和所有的單個(gè)儀器進(jìn)行單元測(cè)試，在合格的基礎(chǔ)上進(jìn)行全火箭的綜合測(cè)試。排除所有的故障，一切合格以后，在不帶任何疑點(diǎn)和問題的基礎(chǔ)上，將火箭各級(jí)及有效載荷(衛(wèi)星、飛船或?qū)棌楊^)分別送到發(fā)射陣地。在這一階段發(fā)射陣地也在作各種準(zhǔn)備工作。

火箭各部分送到發(fā)射陣地后，依靠高聳人云的多層工作塔架，把火箭各級(jí)在發(fā)射臺(tái)上對(duì)接起來。然后在火箭處于垂直的狀態(tài)下，對(duì)火箭各系統(tǒng)作系統(tǒng)單元測(cè)試，合格后再進(jìn)行全箭包括模擬飛行的綜合測(cè)試。在這種綜合測(cè)試中，分布在試驗(yàn)基地近百公里的所有遙測(cè)、光測(cè)、無線電外彈道測(cè)量和安全自毀系統(tǒng)的全部地面設(shè)備，都要參加與火箭配合的綜合測(cè)試，隨后立即對(duì)試驗(yàn)中用照相膠卷、紙帶和各個(gè)有關(guān)儀器記錄的信號(hào)，進(jìn)行判讀和分析。

在火箭本身和有關(guān)參試地面設(shè)備全部測(cè)試合格以后，才可按規(guī)定的順序?qū)Ω骷?jí)火箭的氧化劑和燃燒劑貯箱加注推進(jìn)劑，用地下庫房的推進(jìn)劑泵將地下槽罐中的推進(jìn)劑，經(jīng)過地上推進(jìn)劑軟管壓送到高高的火箭貯箱內(nèi)。加注推進(jìn)劑工作復(fù)雜和重要，稍有不慎，將有可能泄露推進(jìn)劑或產(chǎn)生其他不安全的事故。

在加注推進(jìn)劑成功之后，進(jìn)入了緊張的發(fā)射前準(zhǔn)備工作，在開始進(jìn)行火箭的火工晶安裝工作時(shí)，由于這項(xiàng)工作有一定的危險(xiǎn)性，發(fā)射場無關(guān)人員都要撤離現(xiàn)場。

此外，在試驗(yàn)總指揮的組織下，要進(jìn)行幾次所有的參試系統(tǒng)、設(shè)備及火箭各系統(tǒng)包括所有指揮員和操作手在內(nèi)的指揮口令合練。在一環(huán)套一環(huán)的所有測(cè)試、安裝和檢查工作完成后，進(jìn)人到最后的發(fā)射準(zhǔn)備階段。在發(fā)射場、各個(gè)陣地特別是試驗(yàn)的指揮控制中心，都處在嚴(yán)肅、緊張而寧靜的氣氛中，除了此起彼伏的口令呼應(yīng)聲和機(jī)器工作的聲音，空氣似乎凝固，呼吸似乎屏息。

在人們緊張的期待中，傳來了一串口令，“鑰匙轉(zhuǎn)發(fā)射”(預(yù)備)……牽動(dòng)!(各種測(cè)量設(shè)備開動(dòng))……開拍!(光測(cè)電影經(jīng)緯儀等開始拍照)……5、4、3、2、1、發(fā)射!從指揮間的潛望鏡可以看到，一簇耀眼的粗壯火柱經(jīng)過發(fā)射臺(tái)曲面的反射向四面噴出，火焰夾雜著濃煙，布滿了發(fā)射臺(tái)和火箭尾部的空間。隨著隆隆的巨響，火箭平穩(wěn)地上升起飛，飛到空中幾秒鐘后，火箭開始轉(zhuǎn)彎向目標(biāo)方向飛去。指揮控制室和發(fā)射點(diǎn)后方幾公里外的觀察所掌聲雷動(dòng)，一片歡呼。指揮控制室里的人們，迫不及待地向地面的發(fā)射場跑去，凝視空中，看到火箭噴射的火柱逐漸變小，慢慢變成一個(gè)點(diǎn)。一般能看到火箭的一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，二級(jí)點(diǎn)火，帶著望遠(yuǎn)鏡的可以看得更遠(yuǎn)一些?；鸺l(fā)射的這些驚心動(dòng)魄、宏大壯麗的場面和緊張、激情以及那種特別美好的感受，留在心中永遠(yuǎn)不會(huì)忘記。

(責(zé)編 林方時(shí))