第一百九十三章 時(shí)代奇跡
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在一九七零年,載人登月工程的重點(diǎn)就是運(yùn)載火箭。
雖然錢仲三提出的捆綁方案解決了運(yùn)載火箭第一級(jí)的問(wèn)題,而且YJ4E型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)也在兩年之后研制成功,臺(tái)架試車時(shí)的推力達(dá)到了五百二十噸,比預(yù)期需要的五百噸還高出了百分之四,但是月球火箭至少需要三級(jí),因此第二級(jí)與第三級(jí)所面對(duì)的技術(shù)問(wèn)題成為了最大的難題。
顯然,在第二級(jí)與第三級(jí)上,必須采用液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
當(dāng)時(shí),錢仲三估計(jì),即便第二級(jí)也才用捆綁方式來(lái)提高運(yùn)載能力,也需要huā上好幾年才能研制出推力足夠大的液氫液氧運(yùn)載火箭。
為此,錢仲三提出了一個(gè)變相解決方案。
這就是,首先把月球飛船分艙段發(fā)射到近地軌道上,然后組裝成月球火箭,再通過(guò)軌道轉(zhuǎn)移火箭使其進(jìn)入月球軌道。
在當(dāng)時(shí)看來(lái),這是一個(gè)有效的解決辦法。
主要就是,這大幅度降低了對(duì)火箭運(yùn)載能力的要求。
分艙發(fā)射的話,運(yùn)載火箭只需要五十噸左右的近地軌道運(yùn)載能力,即軌道轉(zhuǎn)移火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量在五十噸左右。
只是,錢仲三提出的方案,在進(jìn)行技術(shù)審批的時(shí)候遇到了麻煩。
當(dāng)時(shí),兩個(gè)專家小組都認(rèn)為,這套方案的總耗時(shí)未必比整體發(fā)射方案少,而且〖中〗國(guó)還沒(méi)有建造軌道空間站的經(jīng)驗(yàn),在軌道對(duì)接領(lǐng)域是一片空白。也就需要耗費(fèi)大量的時(shí)間與財(cái)力來(lái)掌握軌道對(duì)接技術(shù)。
最大的問(wèn)題在軌道轉(zhuǎn)移火箭技術(shù)上。
雖然錢仲三提出,軌道轉(zhuǎn)移火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的重量能控制在五十噸以內(nèi),但是有一個(gè)前提條件,即預(yù)先發(fā)射的艙段需要進(jìn)入對(duì)接軌道,而這同樣需要在運(yùn)載火箭上采用第三級(jí),只是降低了第三級(jí)的質(zhì)量而已。
說(shuō)白了,這就是把直接發(fā)射方案的第三級(jí)拆分成了兩部分。其中用于飛往月球的軌道火箭部分被分割了出來(lái)。
顯然,這沒(méi)有從根本上避開(kāi)運(yùn)載火箭上遇到的難題。
按照技術(shù)專家評(píng)估得出的結(jié)論,運(yùn)載火箭的第三級(jí)總質(zhì)量依然高達(dá)數(shù)十噸。而且在發(fā)射軌道轉(zhuǎn)移火箭時(shí)接近一百噸,因此第二級(jí)仍然需要采用大推力液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī),也就必須研制大推力液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
既然無(wú)法避開(kāi)技術(shù)難題。那為什么還要采用分段發(fā)射方案呢?
結(jié)果就是,錢仲三提出的方案被技術(shù)專家委員會(huì)給否決了。
這樣一來(lái),就會(huì)到了整體發(fā)射方案上,即一次性把月球飛船發(fā)射出去,其中運(yùn)載火箭的第三級(jí)將承擔(dān)兩個(gè)任務(wù),也就需要進(jìn)行兩次點(diǎn)火。
事實(shí)上,分段發(fā)射與整體發(fā)射方案的最大差別,就是火箭的第三級(jí)的點(diǎn)火次數(shù)。
相對(duì)而言,這是一個(gè)較易解決的技術(shù)問(wèn)題。
說(shuō)白了,如果能夠研制出大推力液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。那么研制兩次點(diǎn)火機(jī)構(gòu)的難度就不會(huì)太大。
這下,重點(diǎn)落到了大推力液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上。
可以說(shuō),這也是載人登月工程需要翻越的第一座技術(shù)高峰。
根據(jù)錢仲三的估算,即便第二級(jí)依然采用捆綁方式,而且由四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)。每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力也需要達(dá)到一百一十噸,總共產(chǎn)生四百四十噸的推力,才能確保在第二級(jí)脫離的時(shí)候,飛行速度達(dá)到接近第一宇宙速度的每秒七千米,讓第三級(jí)在第一次點(diǎn)火之后進(jìn)入近地飛行軌道。
也許,在幾十年之后。一百一十噸的推力根本不算什么。
要知道,〖中〗國(guó)海軍的第三代潛射戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈,采用的是固體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī),其推力都達(dá)到了一百五十噸,使導(dǎo)彈在彈頭質(zhì)量高達(dá)八百公斤的情況下,達(dá)到了一萬(wàn)二千公里的最大射程。
問(wèn)題是,在七零年代初,這絕對(duì)是一個(gè)技術(shù)難題。
更要命的是,〖中〗國(guó)在此之前沒(méi)有研制過(guò)大推力液氧液氫火箭發(fā)動(dòng)機(jī),用在載人航天工程上的液氧液氫火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推力只有二十五噸,需要并聯(lián)四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),才能夠把宇宙飛船送入近地軌道。
在研制過(guò)程中,錢仲三很快就意識(shí)到,研制一百一十噸推力的發(fā)動(dòng)機(jī)太難了。
結(jié)果就是,為了確保在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成研制工作,錢仲三不得不降低對(duì)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力的要求。
在一九七零年七月,定下了大氣層內(nèi)八十噸,大氣層外九十五噸的最終設(shè)計(jì)指標(biāo)。
即便如此,研制液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)依然是整個(gè)載人登月工程中難度最大的部分,也是耗時(shí)最多的部分。
這種被命名為HO3型的液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)直到一九七三年底才研制成功,并且制造出了第一批四臺(tái)樣機(jī),然后就開(kāi)始了緊張的測(cè)試工作,其臺(tái)架測(cè)試達(dá)到了八十噸的最大推理,而理論計(jì)算出的真空推力為九十六噸。
當(dāng)然,這也帶來(lái)了一個(gè)難題。
火箭的第二級(jí)設(shè)計(jì)總推力必須達(dá)到四百四十噸,不然就無(wú)法把月球飛船運(yùn)送到近地轉(zhuǎn)移軌道上。
顯然,HO3的推力處于一個(gè)相對(duì)尷尬的水平上。
如果采用五臺(tái)并聯(lián),大氣層內(nèi)的推力只有四百噸,而六臺(tái)并聯(lián)有四百八十噸,與實(shí)際需要的四百四十噸都有四十噸的差距。
要知道,火箭推力不是越大越好,而是越合適越好。
所幸的是,在一九七零年底,這個(gè)問(wèn)題得到了解決。
這就是,月球飛船在完成了總體設(shè)計(jì)之后,確定其總體質(zhì)量能夠控制在一百一十噸到一百二十噸之間。
也就是說(shuō),第三級(jí)的總質(zhì)量至少能減少二十噸。
這就意味著,第二級(jí)只需要四百噸的總推力。
這下,運(yùn)載火箭的第二級(jí)設(shè)計(jì)方案確定了下來(lái),即采用五太HO3型液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián),產(chǎn)生四百噸的大氣層內(nèi)推力。
解決了第二級(jí)的問(wèn)題,第三級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)題也就不存在了。
這就是,運(yùn)載火箭的第三級(jí)也采用HO3型液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī),只不過(guò)是具備兩次點(diǎn)火能力的HO3S型。在第一次點(diǎn)火之后,第三級(jí)將把月球飛船送入近地軌道,然后由宇航員對(duì)月球飛船進(jìn)行全面檢查,在確認(rèn)月球飛船的各個(gè)系統(tǒng)都正常之后,第三級(jí)將進(jìn)行第二次點(diǎn)火,把月球飛船送入月球軌道,最終墜毀在月球表面上。到這個(gè)時(shí)候,運(yùn)載火箭完成了其所有使命。
當(dāng)然,第三級(jí)還有一個(gè)重要使命,即撞擊月球。
這是一項(xiàng)很重要的科研任務(wù),即通過(guò)撞擊,對(duì)月球進(jìn)行地質(zhì)測(cè)量,讓科學(xué)家掌握與獲取月球的地質(zhì)信息。
可以說(shuō),HO3液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)本身就是一個(gè)奇跡。
在航天飛機(jī)問(wèn)世之前,HO3是世界上推力最大的液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī),不但在載人登月工程中發(fā)揮了重要作用,還參與了后來(lái)的多項(xiàng)航天工程,包括建造空間站,向火星發(fā)射探測(cè)器等等。
事實(shí)上,HO3的技術(shù)水平超越了整個(gè)時(shí)代。
直到二十世紀(jì)末,HO3都是世界上最先進(jìn)、最可靠的液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī),在其總共二百四十八次發(fā)射中,只有三次失敗記錄,可靠性超過(guò)了百分之九十九,甚至高于同時(shí)代的煤油液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
進(jìn)入二十一世紀(jì),〖中〗國(guó)在重啟登月計(jì)劃的時(shí)候,都借助了研制HO3的技術(shù)儲(chǔ)備。
從某種意義上講,〖中〗國(guó)能夠在一九七三年底研制出HO3液氫液氧運(yùn)載火箭,本身就是一個(gè)不應(yīng)該出現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代的奇跡。
當(dāng)然,在載人登月工程中,類似的奇跡并不少見(jiàn)。
比如,為載人登月工程研制的“擎天”運(yùn)載火箭是當(dāng)時(shí)世界上最大的運(yùn)載火箭,其起飛質(zhì)量超過(guò)了三千噸,第一級(jí)推力高達(dá)三千五百噸,近地軌道發(fā)射能力為一百二十噸,月球軌道發(fā)射能力為五十噸。這些記錄,足足保持了七十七年,要到二十一世紀(jì)的第四個(gè)十年,才會(huì)被超越。
更重要的是“擎天”火箭的可靠性非常高。
在其總共三十二次發(fā)射中,只有一次失敗,可靠性高達(dá)百分之九十六,而同一時(shí)代的其他運(yùn)載火箭的可靠性都沒(méi)有超過(guò)百分之九十。
必須承認(rèn),以錢仲三為代表的〖中〗國(guó)火箭工程師,用超越這個(gè)時(shí)代的智慧,創(chuàng)造出了超越這個(gè)時(shí)代的科技產(chǎn)物。
在〖中〗國(guó)航空航天博物館外,就用一枚“擎天”火箭的縮比模型做為標(biāo)志。
冷戰(zhàn)結(jié)束之后,〖中〗國(guó)的新聞媒體評(píng)出了冷戰(zhàn)期間一百位為國(guó)家做出了重大貢獻(xiàn)、對(duì)時(shí)代產(chǎn)生了重大影響的科學(xué)家,錢仲三就名列前矛,排在地三位,其前面是核武器之父與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父。
此外,新聞媒體還排出了冷戰(zhàn)時(shí)期一百名對(duì)歷史產(chǎn)生了重大影響的名人,而顧祝同高居榜首。當(dāng)然,這不僅僅與他主導(dǎo)了載人登月工程有關(guān),還跟他在其他領(lǐng)域做出的杰出貢獻(xiàn)有密切關(guān)系。
只是,推動(dòng)載人登月工程是顧祝同脫下軍裝之后,做的第一件大事。
或者說(shuō)是他以政治家身份,在人類的歷史上留下的第一筆,濃墨重彩的一筆。