云霄万里铸天梯
火箭是人类走向太空的天梯。中国尝试建造这架天梯的时间可以追溯到很早以前。
火箭,是中国古代的重大发明之一。公元969年,中国已经发明了火药。到了北宋,军官岳义方和冯继升造出了世界上第一个以火药为动力的飞行兵器——火箭。这种火箭由箭身和药筒组成。药筒用竹、厚纸制成,内充火药,前端封死,后端引出导火索,点燃后,火药燃烧产生的气体向后喷出,以气体的反作用力把火箭推向前,飞行中杀伤敌兵。
公元12世纪中叶,原始的火箭经过改进后,广泛地用于战争。如公元1161年宋军与金兵的“采石之战”中所使用的“霹雳炮”,就是一种火箭兵器。当时在中国民间广为流行的能高飞的“火流星”(亦称“起火”),实际上就是世界上第一种观赏性火箭。元、明代之后,即公元13世纪以后,中国的火箭兵器在战争中有了很大发展,并发明了许多与现代火箭类型相近的火箭形式。
中国是火箭的故乡。在中国科学技术馆的中国古代传统技术展厅里,展出着“火龙出水”、“神火飞鸦”和“一窝蜂”等中国古代火箭的复原模型,它们充分展现了古代中国人民的杰出智慧和卓越才能。
最早的原始火箭在工作原理上与现代火箭没有什么不同。由此可见,人若想飞天,火箭是最佳的运载工具。火箭内储存大量的燃料和氧化剂,燃料和氧化剂起反应,也就是说燃烧时,会产生高压气体,火箭就是利用这些高压气体喷出后产生的反作用力飞起来的。
与同样能飞入云端的飞机相比,火箭与飞机都储存着大量的燃料,但是火箭与飞机的发动机有很大的不同,飞机发动机要吸入空气,利用空气中的氧气燃烧,但火箭不用。火箭所需的氧化剂并非来自空气,而是来自火箭的内部。因此,飞机不能在没有空气的地方飞行,而火箭却可以照常飞行。
当中国开始一天天强大起来的时候,中国人的飞天梦也在逐日实现。这其中,火箭承载着载人航天的重任,同时也见证了中国航天事业的起步。
1955年10月,在美国科学界已经享有盛名的钱学森毅然回国,支持祖国建设。回国后,他很快向中央呈送了一份报告——《建立中国国防航空工业的意见》。1956年3月,国务院根据钱学森的建议,制定出《1956—1967年科学技术发展远景规划纲要(草案)》,其中提出要在12年内使中国的喷气和火箭技术走上独立发展的道路。纲要提出一个月后,中华人民共和国航空工业委员会宣布成立,聂荣臻挂帅,统一领导中国的航空和火箭事业。从此以后,中国开始架设通往太空的天梯。
同年10月,聂荣臻向中央提交了关于发展中国火箭事业的报告。报告中明确提出:我国发展火箭事业的研究方针为“自力更生为主,力争外援和利用外国已有科学成果”。这份报告受到了中央领导人的高度重视,并得到了批准。
从此,运载火箭成为了发展的重要目标。1956年10月8日,中国第一个火箭、导弹研究机构——国防部第五研究院正式成立
,著名科学家钱学森任第一任院长。国防部第五研究院的成立,标志着中国航天事业正式创建。而它所倡导的“自力更生”精神孕育了中国最初的航天精神。
1957年10月4日,苏联向太空发射了世界上第一颗人造地球卫星——“伴侣一号”。1958年1月31日,美国向太空发射了人造地球卫星——“探险者”。这两件事轰动了世界,同时也在提醒着中国的科学家们,需要加快迈向太空的步伐。
科学家们的动作加快了,他们夜以继日地讨论和研究,终于在1958年提交了答卷。1958年10月,中国科学院“自然科学大跃进成果展览”开幕,人们看到了运载火箭的模型,高空探测仪器的模型,还有一些空间技术发展的推想性模型。
完美的设想总要付诸实践。1960年2月19日,在上海郊区一处稻田改建的发射场上,中国自己设计制造的第一枚实验性探空火箭发射成功。借着成功的势头,1963年,在新建的安徽火箭发射场,成功发射了中国第一枚气象火箭。这枚火箭携带了40公斤的探测仪器,飞上了115公里的高空。
1964年6月28日,中国独立研制的第一枚中近程运载火箭成功发射。同年7月19日,又成功发射了第一枚生物火箭,测量并拍摄了生物在失重环境下的生理状态。这是中国向宇宙生物学迈出的第一步,也就是说,载人航天有望实现。
1965年6月,中国第一次尝试进行动物探空试验,并再次成功发射了一批生物探空火箭。随火箭一起升空的有大白鼠、小白鼠、果蝇和两只小狗。飞天的两只小狗各有名字,一只叫“小豹”,是公狗;另一只叫“珊珊”,是母狗。关于这两只有特殊经历的小狗,还有一个小插曲。“小豹”和“珊珊”分别由两枚火箭发射飞天,之后都安全地返回地面。上天时,“小豹”和“珊珊”相互并不认识,而回到地面后,竟然成了“伴侣”。它们虽然经历了一次奇特的太空旅行,但是身体状况一切正常,并孕育出了健康的“狗宝宝”。
在各类火箭数次顺利升空后,中国在运载火箭的研制上迈向了更高一级的台阶——开始了长征运载火箭的研制工作。
1966年11月,“长征号”火箭和“东方红一号”卫星开始研制。12月,中国自行研制的中程运载火箭首次飞行试验大获成功。之后的几年中,中国的科学家们不断地对运载火箭进行改进。1970年1月,中国自行研制的中远程运载火箭首次飞行试验获得成功。1970年4月24日,中国自行研制的第一枚运载火箭“长征一号”,成功地将“东方红一号”卫星送入太空。
在“长征一号”运载火箭成功发射之后,中国的运载火箭进入了快速发展的阶段。经过30多年的努力,相继研制成功了“长征一号”、“长征二号”、“长征三号”、“长征四号”四个系列12种型号的运载火箭,形成了一个整体的“长征”运载火箭体系:长征一号、长征二号、长征—号丁、长征二号丙、长征二号丁、长征二号丙改进型、长征二号E、长征二号F、长征三号、长征三号甲、长征三号乙、
长征四号。
党的十一届三中全会召开以后,中国全面实行改革开放政策,中国的经济实力、科技实力得到了前所未有的发展,开展载人航天的物质基础、科学技术可以说都达到了一定标准。由此,中国正式启动载人航天工程已是箭在弦上。
在庞大的“长征”运载火箭家族内,“长征二号F”火箭可以算得上是一大功臣。发射5艘“神舟号”飞船、送中国第一位航天员进入太空的正是“长征二号F”运载火箭。
“长征二号F”火箭是中国航天史上第一个用于载人航天的新型火箭。由箭体结构系统、动力装置系统、控制系统、推进剂利用系统、故障检测处理系统、逃逸系统、遥测系统、外测安全系统、附加系统、地面设备系统等10个分系统组成。其中,故障检测处理系统和逃逸系统是专门为载人飞行而设计的。火箭全长58.3米,起飞质量约480吨,可以将7.8吨重的飞船送入预定轨道。
在中国所有运载火箭研制中,“长征二号F”火箭是第一次有明确的可靠性和安全性设计指标要求:第一次采用“三垂”模式,即垂直装配、垂直测试、垂直转运;第一次实现1500米远距离测试、发射和控制技术;第一次研制逃逸系统……经过科研人员的不懈努力,“长征二号F”运载火箭航天员安全性指标为0.997,可靠性指标由不载人火箭的0.91提高到0.97。为了达到高安全、高可靠指标的要求,火箭上首次采用的新技术达55项,其中10项关键技术达到国际先进水平。
在研制“长征”系列运载火箭过程中,中国是世界上第二个掌握火箭发动机高空二次启动技术的国家,第三个掌握低温高能氢氧发动机技术的国家,第四个掌握一箭多星技术的国家。中国在低温燃料火箭技术、捆绑火箭技术等重要领域,已跻身于世界先进行列。“长征”火箭在入轨精度、有效载荷系数、运载能力和适应能力等方面均达到国际—流水平。
据统计,长征运载火箭自1970年4月24日首次发射以来,共把52颗不同类型的国产卫星、27颗国外制造的卫星和5艘“神舟”号飞船送入了太空。其中,党的十三届四中全会以来的近14年里,中国航天科技事业得到了持续快速的发展,仅长征运载火箭就进行了51次发射。1996年10月至2009年4月,“长征”系列运载火箭连续成功发射75次。截至2012年11月,“长征”系列火箭共累计发射171次。
几十年风风雨雨,中国“长征”系列运载火箭走过了从常温推进到低温推进、从串联到捆绑、从一箭单星到一箭多星、从发射卫星到发射载人飞船的技术历程,具备了发射近地轨道、太阳同步轨道和地球同步转移轨道、不同类型航天器的能力,并在国际商业卫星发射服务市场上占据了一席之地,为中国国民经济的发展、国防力量的增强和综合国力的提高作出了重要贡献。
从探空火箭,到生物探测火箭,再到“长征”系列运载火箭,这一枚枚运载火箭在中国人实现载人航天愿望的道路上功不可没,为中国人飞向太空架起了一座天梯。
(本章完)