在“宮斗”中勝出的質(zhì)子火箭

文 / 遲惑

▲ 早期的質(zhì)子火箭家族

2019年11月2日，俄羅斯國家航天集團(tuán)公司新聞處宣布，五年后將用無毒燃料的安加拉號火箭完全取代有毒燃料的質(zhì)子號運(yùn)載火箭。聽起來是吹響了新時代的號角，然而實(shí)際上，與2018年的消息相比，“質(zhì)子”火箭退役計(jì)劃推遲了5年。

但是不管怎么說，服役了50多年的“質(zhì)子”終歸是要淡出江湖的。一種火箭能做到這樣的成績，它的研制者們是完全可以引以為傲的。但是，如果我們回顧歷史，會發(fā)現(xiàn)“質(zhì)子”火箭的誕生也并不是那么容易，總設(shè)計(jì)師切洛梅不但克服了無數(shù)的技術(shù)困難，而且經(jīng)歷了一段驚心動魄的“宮斗”，踏錯一步就不會有什么“質(zhì)子”火箭了。

▲ 弗拉基米爾-切洛梅

宮斗&吞并

回顧“質(zhì)子”火箭的起步，有一段驚心動魄的歷史。兩位火箭巨頭為了抓住對航天事業(yè)的主導(dǎo)權(quán)，不但要與美國宇航局以及馮·布勞恩賽跑，彼此之間還要進(jìn)行漫長而殘酷的“宮斗”，這兩個人就是科羅廖夫和切洛梅?！百|(zhì)子”火箭是這場大戲落幕之后的唯一幸存者。

1958年，尼基塔·赫魯曉夫正式成為蘇聯(lián)共產(chǎn)黨中央委員會第一書記、蘇聯(lián)部長會議主席。在武器裝備發(fā)展的問題上，赫魯曉夫幾乎毫不掩飾地偏愛導(dǎo)彈核武器，他為此砍掉了不計(jì)其數(shù)的常規(guī)武器，甚至把海軍叫做“浮動的棺材”?？哲娧b備也未能幸免，按照他的命令，空軍只能改進(jìn)現(xiàn)有的作戰(zhàn)飛機(jī)，不準(zhǔn)發(fā)起新型號的研制。

這時的科羅廖夫已經(jīng)用R-7火箭發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星“斯普特尼克”，正在全力投入第一艘載人飛船的研制工作，春風(fēng)得意，似乎沒有什么人能望其項(xiàng)背。然而在重大的歷史機(jī)遇面前，總會有些人站出來挑戰(zhàn)既成事實(shí)。

1955年，航空設(shè)計(jì)師出身的弗拉基米爾·切洛梅組建了OKB-52設(shè)計(jì)局。斯普特尼克衛(wèi)星發(fā)射之后，切洛梅就在內(nèi)部提出，要研發(fā)自己的航天器和火箭。1960年4月，切洛梅拿出了一系列火箭設(shè)計(jì)藍(lán)圖，起飛質(zhì)量最小的有150噸，最大的達(dá)到1500噸。

OKB-276設(shè)計(jì)局總設(shè)計(jì)師尼古萊·庫茲涅佐夫提出，可以為切洛梅的構(gòu)想研制一種液氧煤油發(fā)動機(jī)，OKB-300設(shè)計(jì)局的謝爾蓋·圖曼斯基也作出了同樣的表態(tài)。切洛梅最后決定，先研制一種叫做A-300的火箭，它采用10臺OKB-276設(shè)計(jì)局的NK-9發(fā)動機(jī)作為第一級，能把10～12噸的有效載荷送入近地軌道。

就在切洛梅摩拳擦掌研制A-300火箭的時候，米亞西舍夫領(lǐng)導(dǎo)的OKB-23設(shè)計(jì)局正在研制航天飛機(jī)，但隨著設(shè)計(jì)工作的推進(jìn)，航天飛機(jī)的設(shè)計(jì)起飛質(zhì)量越來越大，很快超過了R-7火箭的運(yùn)載能力。總設(shè)計(jì)師弗拉基米爾·米亞西舍夫打算研制一種運(yùn)載能力兩倍于R-7的大型三級捆綁式火箭。然而，OKB-23是一個比較年輕的飛機(jī)設(shè)計(jì)局，人力物力和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)都比較薄弱。1960年初夏，米亞西舍夫找到了切洛梅，希望兩家能合作研制一種大型運(yùn)載火箭。至此，“質(zhì)子”火箭的頂層團(tuán)隊(duì)都出場了。

作為重要單位的負(fù)責(zé)人，切洛梅有一項(xiàng)優(yōu)勢，是科羅廖夫也無法相提并論的，那就是和赫魯曉夫的私人關(guān)系。切洛梅有渠道直接面見赫魯曉夫，呈上他對于航天技術(shù)發(fā)展的意見。這種私交成了“質(zhì)子”火箭成功的必要因素之一。1960年5月10日，切洛梅給赫魯曉夫作了一場匯報(bào)。兩天之后，赫魯曉夫就做出決定，把切洛梅的想法升格為政府航天計(jì)劃。

好不容易才搭建起蘇聯(lián)航天事業(yè)的框架，切洛梅居然就這樣走上層路線闖了進(jìn)來，這讓科羅廖夫大為不滿。他在5月30日致信國防工業(yè)委員會，抗議切洛梅打壓OKB-1設(shè)計(jì)局和R-7火箭的企圖?？屏_廖夫還在信后附上了自己起草的蘇聯(lián)航天事業(yè)規(guī)劃，希望能取代切洛梅的方案。在科羅廖夫的規(guī)劃中，砍掉了切洛梅提出的幾乎所有型號，只留下了A-600和航天飛機(jī)。

▲ 科羅廖夫的N-1、馮布勞恩的土星5號和切洛梅的UR700對比

▲ 科羅廖夫設(shè)計(jì)的LK-700登月飛船，可惜他本人沒有等到發(fā)射就去世了

▲ 米亞西舍夫設(shè)計(jì)的重型轟炸機(jī)如今用來運(yùn)輸大型設(shè)備

然而以赫魯曉夫?yàn)槭椎奶K共中央還是更青睞切洛梅。6月4日，蘇聯(lián)部長會議副主席迪米特里·烏斯季諾夫召集會議，聽取了切洛梅的報(bào)告。6月16日，負(fù)責(zé)國防工業(yè)的蘇共中央委員舍賓給切洛梅回信，同意為他的航天規(guī)劃撥款50億盧布。其中包括研制一種起飛重量在600～700噸的運(yùn)載火箭和25噸重的航天飛機(jī)。具體分工是：OKB-52設(shè)計(jì)局負(fù)責(zé)研制航天飛機(jī)，OKB-23設(shè)計(jì)局負(fù)責(zé)研制火箭一級和二級，著名的蘇霍伊設(shè)計(jì)局也就是OKB-51負(fù)責(zé)研制火箭第三級。主要設(shè)計(jì)工作應(yīng)當(dāng)在1962年第三季度之前完成。 6月23日，蘇聯(lián)政府正式下發(fā)文件，批準(zhǔn)切洛梅的航天規(guī)劃，其中包括研制一種兩級、600噸的火箭。還要求航空工業(yè)部拿出實(shí)施方案，確保在1961年年底之前完成火箭設(shè)計(jì)工作。

還有一部分是從擬聲詞轉(zhuǎn)換而來的AA式重疊動詞，如：嘚嘚、叭叭、叨叨、吵吵、哼哼、嘎嘎、記記、咧咧、曲曲、嗡嗡、囔囔等。從感情色彩來看，動詞重疊AA式多數(shù)是表示貶義的。

為了保證火箭研制進(jìn)度，切洛梅又采取了一項(xiàng)大動作—— 他吞并了米亞西舍夫的OKB-23設(shè)計(jì)局，把設(shè)計(jì)隊(duì)伍和未完工的大型工廠全部收入囊中。OKB-23被改編為OKB-52下屬的第一分局，由OKB-52的第一副總設(shè)計(jì)師維克多·布蓋斯基出任分局長；帕瓦爾·伊萬申被任命為火箭總設(shè)計(jì)師。切洛梅還調(diào)集了大批優(yōu)秀人才充實(shí)第一分局，使之成為運(yùn)載火箭和彈道導(dǎo)彈研制的主力單位，“質(zhì)子”也是第一分局的杰作。

500噸的8K82

就在切洛梅大展身手之際，蘇聯(lián)高層已經(jīng)認(rèn)識到了，航天戰(zhàn)線拉得有點(diǎn)長。蘇聯(lián)部長會議決定在1960年6月的航天發(fā)展戰(zhàn)略基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的收縮。1961年5月13日，蘇聯(lián)政府發(fā)布新的文件，縮減了航天開支，其中明確指出，A-600火箭的設(shè)計(jì)工作必須在1962年完成。

有鑒于此，切洛梅在1961年修改了A-600的設(shè)計(jì)，把它縮小成一種起飛質(zhì)量500噸的兩級火箭，內(nèi)部編號8K82。為了爭取蘇聯(lián)軍方的支持，切洛梅給8K82設(shè)計(jì)了彈道導(dǎo)彈功能，把它部署在地下發(fā)射井，使之可以運(yùn)送一顆超重型核彈！

8K82最初的設(shè)計(jì)方案中，打算捆綁4枚UR-200彈道導(dǎo)彈作為第一級（這種導(dǎo)彈也是OKB-52的在研型號），再加上一個第二級。不過利用縮比模型進(jìn)行振動試驗(yàn)后，設(shè)計(jì)師們發(fā)現(xiàn)此路不通。于是，OKB-52的兩位設(shè)計(jì)師提出了不同的技術(shù)路線。來自O(shè)KB-23設(shè)計(jì)局的維克多·布蓋斯基認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，火箭直徑不超過蘇聯(lián)鐵路允許的列車寬度，但這樣一來，火箭就會非常細(xì)長。另一名設(shè)計(jì)師拉德車諾克則力推捆綁模式，火箭芯級攜帶氧化劑儲箱，周圍捆綁6個直徑較小的推進(jìn)劑儲箱。僅通過對比論證，第二種方案更加合適。這也成為“質(zhì)子”火箭的最終方案。不過有趣的是，1966年頒布的“質(zhì)子”成果證書上，布蓋斯基和拉德車諾克都名列其中。

起初，設(shè)計(jì)師們打算讓8K82沿用UR-200的第一級發(fā)動機(jī)，不過要并聯(lián)15～16臺才能滿足需求，系統(tǒng)比較復(fù)雜。于是，設(shè)計(jì)師們改用6臺11D43發(fā)動機(jī)，單臺推力可以達(dá)到150噸。其實(shí)這是為科羅廖夫的N1登月火箭設(shè)計(jì)的，切洛梅拿來就用了。

UR-200的一級發(fā)動機(jī)用在了8k82的第二級上，并且做了一定的改進(jìn)。1961年4月，8K82的設(shè)計(jì)方案得到了批準(zhǔn)。

1962年2月，切洛梅再次面見赫魯曉夫，向他介紹了8K82的方案。但他用的是UR-500這個名稱，意思是“500噸通用火箭”。按照切洛梅的說法，8K82不但能把12～13噸的航天器送入低軌道，還能把一顆30噸的核彈扔到美國人頭上。不但如此，8K82還能用來發(fā)射軌道轟炸武器，就是把核彈發(fā)射到地球軌道上，繞著地球旋轉(zhuǎn)，什么時候想發(fā)動核打擊再降軌進(jìn)入大氣層。

切洛梅在作這番匯報(bào)的時候，不小心得罪了人。當(dāng)時，烏斯季諾夫也在場，但切洛梅此前并沒有把設(shè)計(jì)指標(biāo)告訴他。烏斯季諾夫原本是切洛梅的支持者，但這下他不高興了，當(dāng)場就表現(xiàn)出了明顯的不快。不過赫魯曉夫卻很高興。4月29日，蘇聯(lián)政府發(fā)布命令，批準(zhǔn)研制8K82，用來發(fā)射核彈頭、軌道轟炸武器或者航天器。命令要求首次發(fā)射時間不晚于1963年第四季度。

1962年5月，8K82火箭總體設(shè)計(jì)基本完成，火箭芯級直徑設(shè)定在4.1米，這樣就可以通過鐵路運(yùn)輸了。不過，如果有對面來車，還是可能發(fā)生碰撞。因此在火箭運(yùn)往發(fā)射場的途中，蘇聯(lián)鐵路部門要進(jìn)行管制，確保線路上只有載著8K82的平板車在運(yùn)行。

赫魯曉夫下臺，8K82上天

這還不算完，無論OKB-52還是OKB-23，下屬的工廠原來都是造飛機(jī)的。要想改行造火箭，必須經(jīng)過一番技術(shù)改造和設(shè)施重建。此外，切洛梅手下設(shè)計(jì)彈頭、導(dǎo)航系統(tǒng)、發(fā)射井的部門也忙得不可開交。

就在這樣的焦頭爛額中，8K82的首發(fā)日期推遲到了1964年。不過這也是火箭研制的常態(tài)，時至今日，世界上也沒有哪一種全新火箭可以按計(jì)劃發(fā)射的。不過，推遲得太久了就很難交代，于是切洛梅決定，先用兩級構(gòu)型進(jìn)行飛行試驗(yàn)。7月24日，8K82運(yùn)抵位于哈薩克斯坦丘拉塔姆的發(fā)射場。不過此時發(fā)動機(jī)還沒有到位，火箭上裝的是同比例模型。在準(zhǔn)備兩級構(gòu)型飛行的同時，切洛梅繼續(xù)推動三級構(gòu)型的設(shè)計(jì)試驗(yàn)。他在兩級構(gòu)型基礎(chǔ)上加長了第二級，重新設(shè)計(jì)了級間段。第三級是在第二級基礎(chǔ)上做了縮小，只裝了一臺發(fā)動機(jī)。三級構(gòu)型可以把22噸載荷送入低軌道。

▲ 切洛梅和手下的設(shè)計(jì)師們在鉆石軍事空間站艙內(nèi)

9月，赫魯曉夫親自來到發(fā)射場，視察了這個蘇聯(lián)有史以來最大的航天器以及為它建造的地下發(fā)射井。赫魯曉夫?yàn)榈叵略O(shè)施的規(guī)模所震撼，說了一句極具哲學(xué)色彩的話：“我們這是在建造啥？共產(chǎn)主義還是發(fā)射井？”此刻的赫魯曉夫還不知道，他的同僚們已經(jīng)暗地里聯(lián)合起來要把他搞下臺。一個月之后的10月12日，赫魯曉夫被勃列日涅夫等人趕下寶座，也結(jié)束了一段歷史。

赫魯曉夫的是非功過自有后人評說，但這個變故對切洛梅來說無異于五雷轟頂。首先是他的UR-200導(dǎo)彈計(jì)劃被砍掉了，蘇聯(lián)軍方選擇了R-36導(dǎo)彈，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)單位在勃列日涅夫的家鄉(xiāng)，烏克蘭的第聶伯羅彼得羅夫斯克。如果切洛梅再不做點(diǎn)什么，UR-500就要步UR-200的后塵。

就在赫魯曉夫被趕下臺的第二天，切洛梅把一枚用于燃料加注試驗(yàn)的8K82送到了發(fā)射場。12月，火箭終于豎立到了發(fā)射臺上。按照慣例，為了確保安全，要向火箭中加注清水而不是真的燃料。不過12月的哈薩克斯坦草原滴水成冰，為了保證試驗(yàn)正常進(jìn)行，切洛梅拿出了俄羅斯人的看家本領(lǐng)——他向火箭中加注的是40%酒精溶液，和伏特加的度數(shù)一模一樣。為了運(yùn)送這么多伏特加，動用了整整15輛鐵路罐車。歷史記錄當(dāng)中并沒有給出，這好幾百噸伏特加后來都去哪了。想來，嗜酒如命的蘇聯(lián)人寧可冒著危險把它們抽出來灌進(jìn)喉嚨，也不會倒進(jìn)下水道的。

1965年3月，8K82的第一枚飛行箭終于建造完成。又經(jīng)過了4個月的日夜趕工，7月16日，8K82成功發(fā)射，把“質(zhì)子一號”衛(wèi)星送入軌道。人們因襲斯普特尼克衛(wèi)星的慣例，把火箭也稱為質(zhì)子，蘇聯(lián)航天史上最成功的火箭正式登上了舞臺。

貴人克爾德什

然而科羅廖夫還是不打算放過切洛梅。如果干掉了8K82，那么蘇聯(lián)政府就會集中有限的資金來支持他的N-1火箭了?？屏_廖夫?qū)懥艘环庑糯蛩闼屯K聯(lián)高層。切洛梅不知道通過什么渠道聽說了這個消息，立刻派遣第一設(shè)計(jì)所所長沃羅金去面見蘇聯(lián)國防工業(yè)委員會負(fù)責(zé)人。沃羅金看到了這封信的內(nèi)容，科羅廖夫不但要求立刻砍掉UR-500，而且沒有打算把UR-500已經(jīng)建成的設(shè)施和設(shè)備用在N-1火箭上。更讓沃羅金肝膽俱裂的是，已經(jīng)有好幾名高官在這封信上簽字同意，其中包括蘇聯(lián)部長會議副主席利昂尼德斯·米爾諾夫、蘇共中央委員會秘書長迪米特里·烏斯季諾夫（還記得切洛梅跳過他直接向赫魯曉夫匯報(bào)的事兒嗎？），以及國防工業(yè)委員會新任主席謝爾蓋·阿法納西耶夫。

▲ 切洛梅設(shè)計(jì)的鉆石軍事空間站，但只完成了一部分

▲ 切洛梅的“貴人”，蘇聯(lián)科學(xué)院院長姆斯季斯拉夫·弗謝沃洛多維奇·克爾德什

看上去切洛梅和8K82這下死定了。然而這位航天野心家再次得到貴人相助，那就是蘇聯(lián)科學(xué)院院長克爾德什。克爾德什認(rèn)為，8K82用作彈道導(dǎo)彈實(shí)在太荒唐了，不過作為航天發(fā)射載具是有很高價值的。8月，克爾德什組織了一個委員會來研究8K82的前途。調(diào)查研究的結(jié)果支持了克爾德什的觀點(diǎn)。委員會還建議，用8K82火箭來發(fā)射科羅廖夫研制的LK系列環(huán)月飛行器，用國家意志來強(qiáng)迫這一對冤家開展合作。

▲ 1967年，質(zhì)子火箭首次發(fā)射科羅廖夫設(shè)計(jì)局的 LK-1飛船，此時的飛船總師已經(jīng)換成了米辛

科羅廖夫和切洛梅都是航天史上少見的天才，如果他們倆真的通力合作，沒準(zhǔn)會搶在美國人前面實(shí)現(xiàn)登月。但上蒼沒有給人類提供這樣的機(jī)會，1966年1月14日，科羅廖夫因病去世，接替他的米辛既沒有把飛船搞好，也沒有把N-1火箭搞好。如果我們查看“質(zhì)子K”火箭的發(fā)射記錄，會發(fā)現(xiàn)一件讓人無語的事情：兩級版的8K82連續(xù)四次發(fā)射都取得成功。當(dāng)增加第三級、用來發(fā)射科羅廖夫設(shè)計(jì)的7K飛船時，第一次發(fā)射取得成功，此后連續(xù)失敗了4次，其中3次是火箭失敗，一次是飛船本身失敗。此后用“質(zhì)子K”發(fā)射的月球任務(wù)和火星任務(wù)敗多勝少，有時候是火箭失敗，有時候是飛船或者探測器失敗。直到1970年，“質(zhì)子K”火箭才穩(wěn)定下來。這時候的蘇聯(lián)已經(jīng)輸?shù)袅说窃赂傎悾僖膊淮蛩闼秃教靻T去月球了。

切洛梅的“質(zhì)子K”火箭不但在殘酷的競爭中活了下來，還成為蘇聯(lián)禮炮系列空間站、和平號空間站乃至國際空間站建設(shè)的主力發(fā)射工具，冷戰(zhàn)結(jié)束之后，更是成為俄羅斯承攬國際商業(yè)發(fā)射的頭號主力火箭。2012年，俄羅斯甚至在它基礎(chǔ)上改進(jìn)出了質(zhì)子-M，采用更新的工藝和數(shù)字化技術(shù)，運(yùn)載能力和可靠性上了一個新臺階。而此時距離切洛梅提出A-600，已經(jīng)過去了50年。