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屡创佳绩的前苏联/俄罗斯运载火箭

时间:2022-12-24 15:30:04 公文范文 来源:网友投稿

1957年8月27日,前苏联塔斯社发表了一则轰动全球的公告:8月21日,世界上第一枚多级远程弹道火箭向太平洋进行全程发射试验成功。公告宣称,火箭试验进展顺利。经过短时间的远距离飞行之后,火箭在预定区域降落,完成了一次前所未有的飞行。一个半月后的10月4日又传来了振奋人心的消息:卫星号运载火箭把世界上第一颗人造地球卫星送入了预定轨道。

要探索太空,把航天器送入轨道,离不开航天运载工具。世界上目前使用的航天运载工具均为运载火箭,其中大部分是一次性使用的,只有美国和前苏联研制出了可部分重复使用的航天飞机。运载火箭被称作是通往太空的“天梯”,而前苏联/俄罗斯在这一领域具有超强的实力。前苏联不仅是世界上第一个用火箭成功发射人造地球卫星的国家,它在航天领域创下的多项第一和其它辉煌业绩也都与其运载火箭的卓越表现密不可分。有很多年,前苏联的航天发射次数稳居世界第一。前苏联/俄罗斯的运载火箭分为多个系列,用于满足不同的发射需求。

东方号系列运载火箭

东方号系列是世界上第一个航天运载火箭系列。它开创了人类航天的新纪元,为前苏联创造了航天史上的多项世界第一。东方号系列发射了世界上第一颗人造地球卫星、第一颗月球探测器、第一颗金星探测器、第一颗火星探测器、第一艘载人飞船和第一艘无人货运飞船。该系列主要包括卫星号、月球号、东方号、上升号、联盟号、进步号和闪电号等型号。后四种火箭又构成了联盟号子系列,其中上升号是联盟号的初始型号,进步号是联盟号用于发射无人货运飞船的基本型,闪电号是三级联盟号火箭的别名。东方号系列是目前世界上发射次数最多的运载火箭系列。

(1)卫星号卫星号是东方号系列的第一种型号,是在P-7洲际弹道导弹的基础上改进而来的。它奠定了前苏联航天运载工具发展的基础。该火箭由芯级火箭和4台侧挂助推火箭并联捆绑而成,全长29.17米,最大直径10.3米,起飞重量267吨,低地轨道有效载荷能力1327千克。为撪控制航向,火箭另外安装了12台可摆动的小型游动发动机。火箭发射时,5台发动机同时点火工作。飞行中,4台助推火箭先行熄火和分离,芯级发动机继续工作,直到把卫星送入轨道。卫星号火箭成功发射了3颗人造卫星。1957年10月4日它成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星。以卫星号为基础,加上不同的上面级,就构成了东方号系列中的其它型号。

(2)月球号月球号是东方号系列的第二种型号,因发射月球号探测器而得名。它是世界上第一种发射月球探测器的火箭,因而也是第一种达到第二宇宙速度的运载火箭。它是在卫星号的基础上增加一个上面级改型而成的,全长33.5米,最大直径10.3米,环月轨道运载能力为360千克。它主要用于发射月球号探测器,1958年5月1日首次发射失败,次年1月2日首次成功地把月球1号探测器送入离月球最近距离为5000千米的日心轨道,成为第一颗人造行星。1959年9月12日,它又将月球2号探测器送到月球,首次实现月球表面硬着陆。

(3)东方号东方号是世界上第一种载人航天运载火箭,因发射东方号飞船而得名。它由卫星号和月球号发展而来,主要是提高了第一级的推进剂加注量和第二级的性能。东方号火箭全长38.4米,最大直径10.3米,低地轨道运载能力为4730千克,太阳同步轨道运载能力为1150千克。发射时,芯级火箭发动机和4台助推火箭发动机同时点火。大约两分种后,助推火箭分离脱落,主火箭继续工作两分多钟后,也熄火脱落。接着末级火箭点火工作,直到把有效载荷送入绕地球的轨道。1960年5月15日,东方号首次成功地进行了不载人卫星式飞船的发射。1961年4月12日,东方号成功发射了第一艘载人飞船,将宇航员加加林送入太空,开创了载人航天的新纪元。到1963年6月16日,它共发射6艘载人飞船。其后,东方号主要用于发射侦察、气象和地球资源卫星等。到1988年12月它共发射149次,失败3次。

东方号曾发生过两次严重的爆炸事故,造成215人丧生的惨剧。1960年10月24日,东方号在拜科努尔发射场41号发射台准备发射月球探测器时发生爆炸,前苏联国防部副部长、火箭部队司令涅杰林元帅以及在场的工程技术人员共计165人全部丧生。1980年3月18日,东方号在普列谢茨克发射场的发射台上加注推进剂并进行最后测试时再次发生爆炸,造成50名士兵死亡。

(4)联盟号联盟号是一种多用途两级运载火箭,因发射联盟号载人飞船而得名。它是在东方号的基础上发展起来的,全长49.5米,最大直径10.3米,起飞重量310吨,低地轨道运载能力为7200千克。联盟号1963年11月16日首次成功地将一颗照相侦察卫星送入轨道,至今发射次数已超过1000次。联盟号火箭使用频繁,原来每年大约要发射40次,主要用于发射军用侦察卫星、载人或不载人的联盟号飞船和进步号无人货运飞船,目前仍在使用之中。它近来还由斯达西姆公司向西方国家推销,用于进行商业发射,包括发射“全球星”移动通信卫星系统的多颗卫星。

(5)闪电号闪电号是东方号系列中的第一个三级型号,也是发射世界上第一颗金星探测器及第一颗火星探测器的运载火箭。闪电号由两级的联盟号增加一级上面级构成,并因于1965年4月发射闪电号通信卫星而得名,现已成为三级联盟号火箭的代称。闪电号全长43.3米,芯级最大直径10.3米,起飞重量300吨,运载能力为:闪电号卫星1600千克(近地点400千米,远地点40000千米);预报号卫星900千克(近地点200千米,远地点200000千米);月球探测器1620千克;金星探测器1180千克;水星探测器950千克。闪电号第一、二次发射均告失败。它曾于1961年2月4日成功发射了前苏联第7颗人造卫星,创造了当时低地轨道6483千克的运载能力世界纪录。1961年2月12日它成功发射了世界上第一颗金星探测器;1962年11月1日它又成功发射了世界上第一颗火星探测器。闪电号主要用于发射各种空间探测器、闪电号通信卫星和预警卫星等,曾发射了7颗金星号、10颗月球号和1颗火星号探测器。

宇宙号系列运载火箭

宇宙号是前苏联在中程弹道导弹基础上研制的一种两级液体运载火箭,并因主要用于发射宇宙号系列卫星而得名。该火箭分1型和2型两种型号。

宇宙1型全长30米,芯级最大直径2.26米,低地轨道运载能力为600千克。它1962年3月16日首次发射成功,截止到1977年6月停止使用时共计发射139次,全部成功。

宇宙2型全长31.4米,芯级最大直径2.44米,低地轨道运载能力为1350千克。宇宙2因第二级发动机具有可重新启动功能,其用途也更为广泛。自1964年8月18日首次一箭三星发射成功后,它曾多次成功地进行这类发射,发射次数仅次于联盟号。

旋风号系列运载火箭

旋风号系列运载火箭是前苏联由第二代洲际弹道导弹SS-9发展而来的一种具有快速灵活反应能力的运载火箭,主要用于发射军用卫星和反卫星卫星。该系列主要有旋风2和旋风3两种型号。旋风2是两级液体运载火箭,全长39米,芯级最大直径3.9米,低地轨道运载能力为4000千克。它1967年9月17日首次发射成功,1968年4月以后开始用于发射反卫星卫星,1974年12月起又开始发射电子海洋监视卫星。旋风3是前苏联第一种采用全自动发射技术的三级运载火箭,全长39.27米,芯级最大直径3.9米,低地轨道运载能力为4000千克。它1977年6月24日首次发射成功,主要用于发射电子侦察卫星、海洋监视卫星、测地卫星和气象卫星等军用卫星,具有一箭六星发射能力,用于逐步取代东方号和宇宙2运载火箭。

质子号系列运载火箭

质子号是前苏联第一种专为发射地球同步卫星和大型空间结构而研制的运载火箭系列。该系列共有质子2、3和4三个型号。在能源号于1987年研制成功之前,质子号曾是前苏联最大的运载火箭。

质子2为二级火箭,全长41米,芯级最大直径7.4米,低地轨道运载能力为12250千克,1965年7月16日首次发射成功。

质子3为三级火箭,全长57米,芯级最大直径7.4米,低地轨道运载能力为21000千克,曾用于发射礼炮1~7号空间站和和平号空间站的各个舱段。它1968年11月16日首次发射成功,将质子4号卫星送入轨道。国际空间站俄制大型舱段也由该型号火箭发射。

质子4为四级火箭,也是前苏联唯一既能发射地球同步轨道卫星、也能广泛用于发射月球、火星和金星等多种探测器及大型电子侦察卫星和全球导航卫星的运载火箭,并具有一箭三星发射能力。该火箭全长57.2米,芯级最大直径7.4米,起飞重量800吨,地球同步轨道运载能力为2200千克,地球同步转移轨道运载能力为4600千克,绕月轨道运载能力为5700千克,金星和火星轨道运载能力分别为5300千克和4600千克。

1965年7月16日,质子号运载火箭首次发射,将一颗重达12.2吨的卫星送入预定轨道。它1971年4月19日发射了重17.5吨的礼炮1号空间站,从1971年到1973年相继发射了6颗火星号探测器,1974年发射了静止轨道卫星宇宙637号,1975年到1983年陆续发射了金星号探测器,1984年发射了2颗维加号哈雷彗星探测器,1986年又把前苏联第三代空间站和平号送入太空。这一系列发射纪录,表明质子号火箭对于前苏联航天活动有着举足轻重的作用。目前这种火箭由国际发射服务公司推销用于商业发射。它最近推出了一种新的改型,称为质子M,使性能有了进一步提高。

能源号运载火箭

能源号是前苏联的一种重型两级运载火箭,也是同时代世界上起飞质量与起飞推力最大的火箭。前苏联为同美国开展登月竞赛,从50年代末开始研制N-1重型运载火箭,但因屡遭挫折而于1974年下马。随后前苏联转向研制能源号,准备用其发射可多次重复使用的暴风雪号航天飞机,向近地空间发射空间站舱段等大型空间结构,向月球、火星或深空发射大型探测器以及向低地轨道和地球同步轨道发射军用与民用卫星等。火箭的基本型全长60米,最大宽度20米,总重2400吨,起飞推力约35兆牛,200千米低地轨道运载能力为105000千克。它1987年5月15日首次发射成功,1988年11月15日进行第二次发射,将暴风雪号航天飞机发射入轨。此后它被束之高阁,再未执行过发射任务。

能源号由4台液体捆绑助推火箭和芯级组成。4台液体助推火箭高39米,直径4米;芯级直径8米,由4台氢氧发动机组成。发射时,捆绑助推火箭和芯级火箭同时点火。4台助推火箭工作完成后,由地面控制脱离芯级火箭回收,经修理后可重复使用50次。芯级火箭可将有效载荷送入地球轨道运行。

能源号与前苏联/俄罗斯其它运载火箭不同,其有效载荷并不配置在火箭头部,而是安装在芯级一侧。它不是将有效载荷直接送入轨道,而是仅将其加速到亚轨道速度,在预定高度(通常为110千米)与其分离。有效载荷在分离后需依靠自身发动机推进,以进入预定轨道。采用这种工作模式一来可以减少空间碎片的产生,二来可提高运载火箭的灵活性,满足不同的运载需求。

天顶号系列运载火箭

天顶号是前苏联第二种使用全自动化发射系统的运载火箭。它分为天顶2和天顶3两种型号。天顶2为两级运载火箭,主要用于发射轨道高度在1500千米以下的军用或民用卫星。天顶3的不同之处主要是增加了一台远地点发动机,以用于发射高轨道卫星。天顶2全长57米,芯级最大直径3.9米,低地轨道运载能力为13800千克,1985年4月13日首次发射成功。天顶3全长61.4米,芯级最大直径3.9米,地球同步转移轨道运载能力为2400千克。目前由美、俄、乌克兰和挪威合资的海上发射服务公司使用的天顶3SL火箭就是以天顶3为基础而研制出来的,最大地球同步转移轨道运载能力为5250千克。

安加拉号系列运载火箭

安加拉号是俄罗斯赫鲁尼切夫国家航天科研生产中心正在研制的一种新型运载火箭,其性能超过俄所有正在使用的同类火箭,将扮演与美国“渐进一次性运载器”(EELV)相似的角色,以接替质子号等火箭。安加拉号系列的最大低地轨道运载能力将达26吨,比质子M火箭略高。更为重要的是,它使用液氧/煤油第一级和氢氧第二级,解决了推进剂环境污染问题。另外,它可以利用普列谢茨克发射场正在建造的天顶号火箭发射设施,也可能到俄远东斯沃博德内发射场发射,但不准备从哈萨克斯坦拜科努尔发射场发射。增加一个氢氧上面级后,它可把4.5吨的有效载荷送入地球同步轨道。这种火箭的商业发射服务也将由国际发射服务公司推销。

呼啸号运载火箭

呼啸号是在SS-19中程导弹基础上改进而成的,全长28.5米,芯级最大直径2.5米。它可将1900千克的有效载荷送入400千米、倾角63度的轨道。通过第三级发动机(和风号上面级)的两次点火,它可将830千克的有效载荷送入700千米、倾角98度的太阳同步轨道。在牺牲运载能力的前提下,通过适时变轨,它还能向倾角低于63度和大于93度的轨道发射。目前这种火箭由欧洲呼啸公司向西方用户进行商业推销。

除呼啸号外,俄用退役导弹改装的运载火箭还包括由SS-25洲际导弹改装的“创始号”、由SS-N-18潜射导弹改装的“波涛号”、由SS-N-23潜射导弹改装的“平静号”和由SS-18洲际导弹改装的“第聂伯号”等。

前苏联的运载火箭发射场有三座,即拜科努尔发射场、普列谢茨克发射场和卡普斯丁亚尔发射场,其中卡普斯丁亚尔已基本不再使用。苏联解体后,俄罗斯与哈萨克斯坦政府就拜科努尔发射场的租用问题签署了协议。作为俄唯一的载人航天发射场,拜科努尔发射场目前仍承担着相当繁重的航天发射任务,包括商业发射任务。为摆脱寄人篱下的状况,俄准备逐步把发射工作转移到其本土内的普列谢茨克发射场。另外,靠近中俄边境的原斯沃博德内导弹基地作为新的航天发射场,也将会发挥更加重要的作用。俄联盟号等火箭还准备到法属圭亚那库鲁、巴西阿尔坎塔拉和澳大利亚圣诞岛等靠近赤道的位置发射。□

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