伊朗火箭：中東大國(guó)的“通天塔”

文/蘭順正

2022年6月26日，伊朗宣布第二次試射國(guó)產(chǎn)運(yùn)載火箭“祖勒賈納”。對(duì)此伊朗國(guó)防部稱，試射是為了進(jìn)行研究；但美國(guó)方面則質(zhì)疑稱，伊朗以此為掩護(hù)發(fā)展導(dǎo)彈項(xiàng)目，違反伊核協(xié)議中相關(guān)限制規(guī)定。而該則消息也再次引發(fā)了各界對(duì)于伊朗運(yùn)載火箭能力的關(guān)注。

伊朗的航天計(jì)劃始于上世紀(jì)80年代，歷時(shí)10年的內(nèi)部爭(zhēng)論后，于90年代末首先出臺(tái)衛(wèi)星發(fā)展計(jì)劃。伊朗政府當(dāng)時(shí)為此撥了3億美元的發(fā)展資金，而且還為此注冊(cè)了34°E和47°E兩個(gè)地球靜止軌道位置。2004年2月1日，伊朗成立航天局，負(fù)責(zé)伊朗關(guān)于和平利用空間科學(xué)技術(shù)的所有活動(dòng)，這也是伊朗航天事業(yè)正式起步的標(biāo)志。

經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，目前伊朗已經(jīng)研制出數(shù)型運(yùn)載火箭。

“使者”：從無(wú)到有

“使者”-1運(yùn)載火箭是以“探索者”-5探空火箭為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)。“探索者”探空火箭由“流星”-3中程彈道導(dǎo)彈改裝而成，實(shí)際上是一種簡(jiǎn)易單級(jí)液體探空火箭，彈體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，發(fā)射架也為簡(jiǎn)陋的導(dǎo)軌式發(fā)射架，火箭使用了一臺(tái)S-75防空導(dǎo)彈用的液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，基本的技術(shù)水平相當(dāng)于一發(fā)大型戰(zhàn)術(shù)火箭或者小型地地戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈。

“使者”-1運(yùn)載火箭采用兩級(jí)構(gòu)型，長(zhǎng)22米、直徑1.25米、重26噸，其中第一級(jí)長(zhǎng)約16米、重22.3噸，彈體使用鋁合金材料以降低結(jié)構(gòu)重量。火箭第一級(jí)與“流星”-3導(dǎo)彈一樣使用了TM-185燃料（20%的汽油和80%的煤油）和紅煙硝酸（27%的四氧化二氮和73%的硝酸）作氧化劑，燃燒時(shí)間可以達(dá)到137秒，發(fā)動(dòng)機(jī)比沖海平面為220秒，真空比沖為247秒，采用燃?xì)舛婵刂?。火箭第一?jí)可以將火箭送至68千米高空，分離時(shí)火箭速度為每秒2.1千米?；鸺牡诙?jí)采用SS-N-6導(dǎo)彈的雙室搖擺發(fā)動(dòng)機(jī)，使用了能量效率更高的偏二甲肼和四氧化二氮燃料，推力3噸，燃燒時(shí)間可達(dá)274秒，燃料重2.821噸，海平面比沖274秒，真空比沖290秒，由于發(fā)動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)矢量控制，因此取消燃?xì)舛?，可以?0千克重的衛(wèi)星送至250千米高的近地軌道。

“使者”-1運(yùn)載火箭后來(lái)又發(fā)展出了1A和1B兩種改進(jìn)型，1A型略有改進(jìn)，而1B型第一級(jí)改用新的燃料組合，以增大推力，運(yùn)載能力提高至65千克左右。

2008年8月17日，“使者”-1運(yùn)載火箭進(jìn)行了首次發(fā)射，美國(guó)稱衛(wèi)星沒(méi)有進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射失敗，但伊朗方面表示這是對(duì)火箭本身的測(cè)試，并沒(méi)有攜帶衛(wèi)星，因此發(fā)射取得了成功。

▲ 使者運(yùn)載火箭

▲ 鳳凰號(hào)運(yùn)載火箭

▲ 鳳凰號(hào)運(yùn)載火箭使用的Saman-1上面級(jí)

▲ 2020年2月9日，鳳凰號(hào)運(yùn)載火箭搭載勝利一號(hào)衛(wèi)星發(fā)射升空，但衛(wèi)星未能入軌

2009年2月2日，伊朗用“使者”-1運(yùn)載火箭成功發(fā)射了其首顆衛(wèi)星“希望”號(hào)，使伊朗成為了世界上第9個(gè)能夠獨(dú)立研制并發(fā)射衛(wèi)星的國(guó)家。

在2015年2月2日的發(fā)射中，伊朗使用“使者”-1B型運(yùn)載火箭發(fā)射了“黎明”號(hào)衛(wèi)星。

“鳳凰”：故障頻發(fā)

雖然“使者”運(yùn)載火箭讓伊朗具備了發(fā)射衛(wèi)星的能力，但火箭的運(yùn)載能力非常有限，為此伊朗將多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)，開(kāi)發(fā)出了功率更大的“鳳凰”系列運(yùn)載火箭，并配套了更大的衛(wèi)星載荷。

鳳凰號(hào)運(yùn)載火箭（又被稱為“使者”-2）高27米，起飛質(zhì)量約87噸，500千米軌道運(yùn)載能力250千克（一說(shuō)是低軌運(yùn)載能力350千克）?；鸺捎萌?jí)構(gòu)型，一、二子級(jí)采用液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，上面級(jí)采用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，

“鳳凰號(hào)”的一子級(jí)長(zhǎng)17.5米，直徑2.4米，采用了4臺(tái)“使者-1B”運(yùn)載火箭第一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)組提供動(dòng)力，這些發(fā)動(dòng)機(jī)有4個(gè)獨(dú)立的渦輪泵，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生37噸的推力。為實(shí)現(xiàn)火箭的飛行控制，一子級(jí)還配有4臺(tái)LRE-15小型搖擺液體發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)源于蘇聯(lián)R-27潛射導(dǎo)彈的游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)單獨(dú)的渦輪泵進(jìn)行推進(jìn)劑供給。

“鳳凰號(hào)”的二子級(jí)長(zhǎng)5米、直徑1.5米，使用兩臺(tái)并聯(lián)的LRE-4小推力液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生7噸的推力。相關(guān)照片顯示，LRE-4發(fā)動(dòng)機(jī)采用較為傳統(tǒng)的波紋結(jié)構(gòu)的噴嘴，燃燒室上裝有用于發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的裝置，每個(gè)噴管上都有一個(gè)供燃料流入和流出的環(huán)形管路，由于流出環(huán)路直接位于噴管的邊緣，并與噴油器直接相連，所以看起來(lái)并沒(méi)有采用再生冷卻噴管。

“鳳凰號(hào)”的上面級(jí)為2017年伊朗展示過(guò)的一款名為Saman-1的上面級(jí)，其內(nèi)部的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)名為Arash-24，可產(chǎn)生1.3噸推力。

鳳凰號(hào)運(yùn)載火箭于2016年在沒(méi)有搭載有效載荷的情況下成功進(jìn)行了首次亞軌道發(fā)射，但在后續(xù)實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)卻不盡如人意，發(fā)射任務(wù)多以失敗告終。

2020年2月9日，鳳凰號(hào)運(yùn)載火箭搭載“勝利一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射升空，但衛(wèi)星未能入軌。

2020年12月30日，伊朗官方媒體援引伊朗國(guó)防部消息報(bào)道，一枚鳳凰號(hào)運(yùn)載火箭從霍梅尼航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空，將3個(gè)研究用裝置送入470千米高空，但并未提及具體的發(fā)射時(shí)間和所攜帶的具體裝置是什么，也未披露是否成功將航天器送入軌道。伊朗國(guó)防部發(fā)言人艾哈邁德·侯賽尼稱，發(fā)射過(guò)程中，航天中心和火箭性能表現(xiàn)正常，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期研究目標(biāo)。上述聲明讓人猜測(cè)，這些設(shè)備并未按預(yù)期進(jìn)入穩(wěn)定軌道。

“信使”：改良升級(jí)

雖然“鳳凰”的名字響亮，但是鑒于其糟糕的表現(xiàn)，促使伊朗繼續(xù)研制新型運(yùn)載火箭。

2020年4月22日，伊朗伊斯蘭革命衛(wèi)隊(duì)在中部的馬爾卡齊沙漠用一枚“信使號(hào)”三級(jí)運(yùn)載火箭，成功將其首顆軍事衛(wèi)星“努爾”-1送入425千米高的軌道。伊朗革命衛(wèi)隊(duì)的Sepahnews網(wǎng)站透露，信使號(hào)運(yùn)載火箭的燃料是“固體燃料和液體燃料的組合”。之前有觀點(diǎn)認(rèn)為，“信使號(hào)”是“鳳凰號(hào)”的改版，但是其一級(jí)直徑只有1.25米，并非“鳳凰號(hào)”的2.4米。

▲ 采用公路機(jī)動(dòng)車輛發(fā)射方式的信使號(hào)運(yùn)載火箭

▲ 2020年4月22日，伊朗用信使號(hào)運(yùn)載火箭將其首顆軍事衛(wèi)星“努爾”-1送入425千米高的軌道

值得一提的是，信使號(hào)運(yùn)載火箭采用的是公路機(jī)動(dòng)車輛發(fā)射方式，直接在與“流星”-3系列導(dǎo)彈相似的運(yùn)輸-起豎-發(fā)射三用車上點(diǎn)火升空。這表明，只要伊朗能夠解決戰(zhàn)斗部再入地球大氣層、導(dǎo)航等技術(shù)難題，信使號(hào)運(yùn)載火箭完全具備成為洲際彈道導(dǎo)彈的潛能。

從信使號(hào)運(yùn)載火箭一級(jí)點(diǎn)火畫(huà)面來(lái)看，可以確認(rèn)其采用了“流星”-3B液體導(dǎo)彈的發(fā)動(dòng)機(jī)。一二級(jí)采用冷分離，二級(jí)彈體外沒(méi)有液體燃料注入口，可確認(rèn)為固體發(fā)動(dòng)機(jī)，其噴管藏在級(jí)間段之中，一二級(jí)分離幾秒后二級(jí)才點(diǎn)火。從伊朗發(fā)布的視頻可見(jiàn)二級(jí)的整個(gè)噴管外露，并未有任何燃?xì)舛?，可以判斷這是一種矢量噴管固體發(fā)動(dòng)機(jī)。而“信使”的三子級(jí)或許也采用了與“鳳凰”相同的Saman-1上面級(jí)。據(jù)估計(jì)，信使號(hào)運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力也只有50千克級(jí)別，甚至更低，不過(guò)該火箭仍然是伊朗運(yùn)載火箭技術(shù)、甚至是軍事航天行動(dòng)方面的重大突破。伊朗伊斯蘭革命衛(wèi)隊(duì)司令侯賽因·薩拉米強(qiáng)調(diào)，其所有技術(shù)部件，包括衛(wèi)星本身和投送火箭都是使用本國(guó)知識(shí)建造的產(chǎn)品，沒(méi)有依賴外國(guó)援助，沒(méi)有受外國(guó)制裁的影響。

今年的3月8日，伊朗再次用信使號(hào)運(yùn)載火箭將其第二顆軍用衛(wèi)星“努爾”-2成功送入500千米高的軌道。

“祖勒賈納”：拭目以待

祖勒賈納號(hào)運(yùn)載火箭取名自伊朗歷史上著名的戰(zhàn)馬。該火箭長(zhǎng)25.5米，重約52噸，分三級(jí)，其中第一第二級(jí)采用固體燃料，直徑1.5米，第三級(jí)采用液體燃料，直徑1.25米，設(shè)計(jì)性能為把220千克的載荷送至距離地面500千米的軌道?！白胬召Z納”同樣采用了公路機(jī)動(dòng)車輛發(fā)射方式，第三級(jí)加注時(shí)間較短。2021年2月1日，祖勒賈納號(hào)運(yùn)載火箭進(jìn)行了第一次試射，當(dāng)時(shí)伊朗宣稱成功將有效載荷送入500千米的軌道。

6月26日的發(fā)射是祖勒賈納號(hào)運(yùn)載火箭的第二次試射，伊朗國(guó)防部發(fā)言人艾哈邁德·侯賽尼稱，“祖勒賈納”在技術(shù)上可以“與目前世界上的頂級(jí)運(yùn)載火箭媲美”，他還透露，伊朗已經(jīng)計(jì)劃為“祖勒賈納”進(jìn)行第三次試射，都是用于研究目的。

▲ 2021年2月1日，祖勒賈納號(hào)運(yùn)載火箭進(jìn)行第一次試射