20年磨一“箭”，俄羅斯“安加拉”首次成功試飛

王霄（北京空間科技信息研究所）

“安加拉”火箭是蘇聯(lián)解體后由俄羅斯單獨(dú)研制的首個商業(yè)發(fā)射用途的火箭，其命名也是源自于西伯利亞東南部的安加拉河。2014年7月9日，安加拉－1.2（Angara－1.2PP，PP代表首次發(fā)射）運(yùn)載火箭在普列謝茨克發(fā)射場（Plesetsk Cosmodrome）成功發(fā)射升空。約4min后，火箭第一級分離，落入伯朝拉海域，隨后第二級點(diǎn)火分離、整流罩脫離。發(fā)射21min后第二級火箭落入堪察加半島上的指定區(qū)域，試射成功。此次試射中僅進(jìn)行第一級火箭試驗(yàn)，其第二級火箭和載荷均為配重，火箭僅進(jìn)行亞軌道飛行。安加拉－1.2的成功試驗(yàn)飛行為未來“安加拉”系列火箭啟動運(yùn)行鋪平道路，“安加拉”火箭或?qū)⒊蔀槎砹_斯未來的主力運(yùn)載火箭。

安加拉－1.2是“安加拉”系列火箭中最小、最輕的一款。原計(jì)劃是由2個并聯(lián)的通用火箭模塊－1（URM－1）助推器和一個URM－2將其送入太空，但由于URM－2對于安加拉－1.2來說質(zhì)量較大，最終采用一個URM－1助推器和一個URM－2第二級火箭的配重。根據(jù)俄羅斯2011年展出的模型，他們計(jì)劃為安加拉－1.2研制一個更小型的上面級，但在本次發(fā)射中并未出現(xiàn)。

1 因技術(shù)原因3次延后

按照計(jì)劃，安加拉－1.2首次試驗(yàn)飛行應(yīng)于2014年6月25日進(jìn)行。但在發(fā)射前1周，俄羅斯國防部長紹伊古宣布，鑒于5月發(fā)生的質(zhì)子－M火箭事故，決定在“安加拉”火箭發(fā)射前增加一些額外檢查，以確?；鸺晒Πl(fā)射，發(fā)射時(shí)間延后至6月27日。27日，國際航天界萬眾矚目，一切準(zhǔn)備就緒，但火箭就在發(fā)射倒計(jì)時(shí)15s時(shí)驟然停止運(yùn)行，火箭操控系統(tǒng)自動終止了發(fā)射程序。相關(guān)人員稱，發(fā)射可能延后至6月28日。然而，6月30日，在發(fā)射臺上佇立長達(dá)6天的安加拉－1.2開始被撤離。

俄羅斯聯(lián)邦航天局（Roscosmos）內(nèi)部消息稱，在發(fā)射前1min19s時(shí)，火箭被檢測出第一級氧氣系統(tǒng)壓力存在問題，隨后火箭自動中止了發(fā)射程序。格魯什科能源機(jī)械科研生產(chǎn)聯(lián)合體（NPO Energomash）—通用火箭模塊RD－191發(fā)動機(jī)制造商隨后證實(shí)，用來抑制油罐和發(fā)動機(jī)液氧系統(tǒng)（LOX）壓力波動的球形氣瓶內(nèi)氣壓驟降，液氧和排水管的一個閥門打開，直接導(dǎo)致了火箭第一級發(fā)動機(jī)未響應(yīng)發(fā)射命令。格魯什科在最終提交給俄羅斯聯(lián)邦航天局的故障調(diào)查報(bào)告中寫到，致使火箭中止發(fā)射的原因是“用來給氧化劑增壓的球形氣瓶氣壓突然下降”。

6月30日，由俄羅斯空天防御部隊(duì)和航天領(lǐng)域?qū)＜医M成的國家委員會正式做出決定，將原本擬于上周發(fā)射的安加拉－1.2從發(fā)射臺上撤下來。按照國家委員會的決定，火箭被整體運(yùn)往普列謝茨克發(fā)射場的一個裝配和測試區(qū)，由專家對火箭零部件和組件進(jìn)行故障檢查。7月5日，在“安加拉”火箭綜合系統(tǒng)試驗(yàn)飛行工作會上，國家委員會決定于7月9日再次發(fā)射安加拉－1.2。

2 “安加拉”的優(yōu)勢

“安加拉”火箭是由赫魯尼切夫科研生產(chǎn)聯(lián)合體（GKNPTs Khrunichev）研制，通過使用不同類型的模塊，使“安加拉”火箭衍生出輕型（安加拉－1.1和1.2）、中型（安加拉－A3）和重型（安加拉－A5）3個級別，有效載荷運(yùn)載能力為2～50t。其用途是將航天器送入低、中、高圓形及橢圓形軌道和飛向太陽系各行星的轉(zhuǎn)移軌道。從20世紀(jì)90年代末開始研制到如今成功試飛，俄羅斯為研制“安加拉”火箭已花費(fèi)1000多億盧布（約合30多億美元）。

俄羅斯花大力氣，耗時(shí)長久來研制“安加拉”火箭有其深層原因。首先，蘇聯(lián)的主要航天發(fā)射中心設(shè)在哈薩克斯坦共和國境內(nèi)的拜科努爾發(fā)射場（Baikonur Cosmodrome）。蘇聯(lián)解體后，俄羅斯只能租用拜科努爾發(fā)射場，每年至少要繳付1.15億美元的基本租借費(fèi)用。在“安加拉”火箭開發(fā)完成后，以后主要的發(fā)射作業(yè)將會移往遠(yuǎn)東新建造的東方發(fā)射場（Vostochny Cosmodrome），此發(fā)射場可發(fā)射的軌道傾角十分接近拜科努爾發(fā)射場的參數(shù)，且發(fā)射軌道多經(jīng)過俄羅斯境內(nèi)的無人區(qū)或是北太平洋、極區(qū)，即便火箭發(fā)射失敗，也不會衍生索賠與清理問題。

第二，拜科努爾發(fā)射搭載劇毒燃料的“質(zhì)子”火箭時(shí)還存在額外的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)?！百|(zhì)子”火箭如若發(fā)射失敗，產(chǎn)生劇毒的偏二甲肼燃料將會對所在地造成污染，俄羅斯聯(lián)邦航天局還要負(fù)擔(dān)額外的清理費(fèi)用?！鞍布永被鸺挠帽容^環(huán)保的煤油（RP－1）作為發(fā)射燃料，對環(huán)境的負(fù)擔(dān)較小，發(fā)射失敗也只是燒毀，不會產(chǎn)生生物毒性。

除了它自身的優(yōu)勢以外，俄羅斯重視“安加拉”火箭的研制，還有一點(diǎn)就是希望通過推出新一代運(yùn)載火箭，來改善航天發(fā)射領(lǐng)域受制于人的現(xiàn)象。俄羅斯希望通過“安加拉”火箭替代蘇聯(lián)解體前發(fā)展起來的“天頂”（Zenit）運(yùn)載火箭，因?yàn)椤疤祉敗被鸺闹饕O(shè)備由烏克蘭生產(chǎn)，俄羅斯只提供一些重要組件。而“安加拉”火箭是俄羅斯首次依靠自身力量獨(dú)立研發(fā)的火箭，出于戰(zhàn)略安全考慮，其系統(tǒng)全部由俄羅斯境內(nèi)的公司設(shè)計(jì)和制造。

“安加拉”火箭采用的是通用模塊的概念，模塊可隨意增減，同系列的火箭燃料箱與發(fā)動機(jī)均可通用，使得火箭的制造材料能夠通用，造價(jià)因此大大降低，因此，“安加拉”火箭具有更多的優(yōu)越性。

安加拉－1.2運(yùn)往發(fā)射場

3 結(jié)束語

“安加拉”火箭的首次成功試飛掀開了俄羅斯運(yùn)載領(lǐng)域的新篇章，但其首次勝利的光環(huán)卻因?yàn)檠邪l(fā)過程中的曲折和發(fā)射時(shí)的延遲風(fēng)波而淡化，這也側(cè)面反映了俄羅斯現(xiàn)階段航天工業(yè)存在的問題。單從規(guī)模上看，俄羅斯繼承了蘇聯(lián)航天業(yè)90%的資產(chǎn)，實(shí)力雄厚。但俄羅斯近20多年經(jīng)歷了2次經(jīng)濟(jì)危機(jī)，導(dǎo)致很多航天項(xiàng)目推遲，其中就包括“安加拉”項(xiàng)目?！鞍布永笔嵌砹_斯為在國際商業(yè)發(fā)射服務(wù)市場保持長久競爭力而研制的新一代運(yùn)載火箭。但由于資金短缺，同時(shí)為穩(wěn)固國際商業(yè)發(fā)射服務(wù)市場，俄羅斯不得不一而再、再而三地持續(xù)改進(jìn)現(xiàn)役火箭。盡管俄羅斯在“運(yùn)載火箭發(fā)展規(guī)劃”中明確提出“質(zhì)子”火箭要在2020年退役，但從目前來看，“質(zhì)子”火箭至少要服役到2025年。新舊火箭能否平穩(wěn)過渡，將是俄羅斯航天運(yùn)載領(lǐng)域面臨的嚴(yán)峻考驗(yàn)。