□ 李浩悅

莫斯科時間7月9日16時，俄羅斯最新研制的輕型“安加拉”1.2PP（PP意為“首次發(fā)射”）火箭從普列謝茨克航天發(fā)射場起飛，222秒后，火箭一子級分離，繼續(xù)飛行232秒后，整流罩成功分離，在發(fā)射約21分鐘后，火箭飛抵距發(fā)射場5700千米的勘察加半島庫拉靶場。

“安加拉”1.2PP是專門用于此次首飛任務(wù)的火箭型號，為兩級型火箭，一子級和二子級均為通用火箭模塊，此次飛行僅攜帶模擬有效載荷進行亞軌道飛行，目的是驗證各子級、箭載系統(tǒng)及地面發(fā)射支持系統(tǒng)的性能，為計劃在2014年12月底首飛的重型“安加拉”A5火箭做準(zhǔn)備。

“安加拉”火箭是完全由俄羅斯設(shè)計、研制和生產(chǎn)的新一代火箭，可從俄羅斯境內(nèi)向不同的軌道發(fā)射各種類型的衛(wèi)星，使俄羅斯真正具備完全獨立進入空間的能力。該火箭研發(fā)工作前后用了近20年時間，耗資約30億美元。

跌跌撞撞走過20年

“安加拉”1.2PP火箭發(fā)射升空

蘇聯(lián)解體后，原先完整配套的航天體系分散在各個國家，比如：世界上最大的發(fā)射場——拜科努爾航天發(fā)射場位于哈薩克斯坦境內(nèi)，俄羅斯“質(zhì)子”號重型火箭發(fā)射依賴該發(fā)射場。為了擺脫對原加盟共和國的依賴，在國際航天發(fā)射市場保持長久的競爭力，俄羅斯決心研制新的火箭，該火箭的所有系統(tǒng)的研制生產(chǎn)都應(yīng)在俄羅斯完成，并且要從俄羅斯境內(nèi)的發(fā)射場發(fā)射。

1992年8月3日，在軍事航天部隊科技委員會《運載工具的現(xiàn)狀及其未來發(fā)展改進》的問題的決定和1992年9月15日俄聯(lián)邦政府決議的基礎(chǔ)上，宣布招標(biāo)研制新的重型火箭系統(tǒng)。項目在“能源”火箭航天集團、赫魯尼切夫國家航天科研生產(chǎn)中心（以下簡稱赫魯尼切夫公司）和“馬克耶夫設(shè)計局”國家導(dǎo)彈中心三家公司間競爭。最后，以研制生產(chǎn)“質(zhì)子”號火箭聞名的赫魯尼切夫公司勝出。

使用貝加爾助推器的“安加拉”火箭方案

新火箭名為“安加拉”，源自俄羅斯西伯利亞東南部的安加拉河。1994年8月，赫魯尼切夫公司啟動“安加拉”火箭的研制工作。該公司起初打算在烏克蘭“天頂”號火箭基礎(chǔ)上進行開發(fā)，并于1995年6月拿出了初步設(shè)計方案，但遭到否決，因為俄羅斯需要的是可以完全取代“旋風(fēng)”號、“天頂”號、“宇宙”號、“隆聲”號和“質(zhì)子”號火箭的新型系列化火箭。1998年4月，赫魯尼切夫公司完成了最終方案設(shè)計。新火箭按照模塊化、通用化的設(shè)計原則，利用通用火箭模塊、上面級的不同組合，形成多種型號的火箭，并且所有型號的“安加拉”火箭均可在同樣的發(fā)射設(shè)施上執(zhí)行發(fā)射任務(wù)。

按照最初的計劃，“安加拉”火箭應(yīng)當(dāng)于2005年進行首次飛行試驗，然而由于缺少足夠的國家支持，訂貨方和執(zhí)行方溝通協(xié)調(diào)不足，國家撥款時斷時續(xù)，期間還遭遇了兩次世界經(jīng)濟危機。赫魯尼切夫公司不得不向銀行借貸60億盧布研發(fā)資金。2008年以后，火箭研制步伐開始加快，赫魯尼切夫公司多次放出“安加拉”火箭即將試飛的消息，但首飛時間數(shù)度推遲，先是2011年，后又改為2012年、2013年、2014年。

近年來火箭研制工作的重要進展如下：

2009年4月29日，在導(dǎo)彈航天工業(yè)科研試驗中心進行第一級通用火箭模塊第一批冷試車，目的是綜合調(diào)試發(fā)動機低溫推進劑（液氧）供給系統(tǒng)及其控制邏輯。

2009年6月18日，在導(dǎo)彈航天工業(yè)科研試驗中心進行第二批冷試車，這次使用了兩種推進劑，在試驗臺條件下綜合檢驗的推進劑供給系統(tǒng)的工作能力。

2009年7月30日，在導(dǎo)彈航天工業(yè)科研試驗中心IS-102試驗臺上進行第一級通用火箭模塊的點火試驗，試驗工作2009年11月26日結(jié)束。

2010年11月18日，在導(dǎo)彈航天工業(yè)科研試驗中心成功進行了第二級通用火箭模塊點火試驗，這是飛行試驗前的最后階段的地面試驗。

2011年5月23日，俄聯(lián)邦國防部與航天局組成的跨部門委員會確定，RD-191發(fā)動機順利結(jié)束了地面調(diào)試。

2012年10月，順利結(jié)束了“安加拉”火箭結(jié)構(gòu)部件的低溫強度測試，驗證了火箭第三級艙段的強度，以及“安加拉”A3和“安加拉”A5的結(jié)構(gòu)分離部件。

此外，第一級通用火箭模塊作為韓國“羅老”號火箭的第一級，分別于2009年、2010年和2013年進行了三次飛行（只有最后一次成功）。

2012年11月，俄羅斯國防部長邵伊古在到發(fā)射場視察中，了解“安加拉”火箭發(fā)射設(shè)施的工作進展情況，決定對發(fā)射場設(shè)施的建設(shè)工作進行嚴(yán)格監(jiān)督，制定了明確的發(fā)射時間表，空天防御部隊司令每天聽取工作進展報告，國防部副部長鮑里索夫每兩周聽取一次匯報，國防部長邵伊古每月聽取一次工作進度匯報。正是在軍方高層的監(jiān)督下，發(fā)射場的設(shè)施建設(shè)進度才有了保障。

原料：清湯500 g，動物凝膠40 g，洋蔥、胡蘿卜、香芹菜根、鹽各適量，雞蛋清 2～3個，熟肉 500 g。

在2013年5月底，俄副總理羅戈金在俄政府總理梅德韋杰夫參加的會議上表示，“安加拉”火箭預(yù)計將于2014年5月底從普列謝茨克發(fā)射場發(fā)射。直到2014年6月，人們才第一次看到“安加拉”1.2PP火箭佇立在發(fā)射臺上。預(yù)訂6月25日的試射推遲到27日，可就在發(fā)射前79秒，火箭因技術(shù)故障自動推遲發(fā)射，當(dāng)時，觀看直播的普京總統(tǒng)大為惱火，要求盡快查清故障原因。

俄專家在初步評估后認(rèn)為，需要將火箭從發(fā)射臺撤下進行詳細(xì)故障排查。7月初，該火箭再次被運往發(fā)射臺，并于9日發(fā)射成功。

“安加拉”系列火箭結(jié)構(gòu)示意圖

等待發(fā)射的“安加拉”

先進的設(shè)計理念

1.模塊化、系列化、通用化

“安加拉”系列火箭最大的特點是采用模塊化、系列化、通用化的設(shè)計理念。高度標(biāo)準(zhǔn)化的第一級和第二級通用火箭模塊（URM-1和URM-2），以及兩種系列上面級（“微風(fēng)”號系列和使用氫氧發(fā)動機的低溫上面級）構(gòu)成了各型安加拉火箭的基礎(chǔ)。

第一級通用火箭模塊URM-1長25.1米，直徑2.9米，配裝RD-191液氧/煤油液體火箭發(fā)動機，加注燃料后的重量達149噸。根據(jù)火箭第一級所用URM-1數(shù)量不同，“安加拉”火箭可分為4個型別8種型號：輕型“安加拉”1火箭（包括“安加拉”-1.1、-1.2）第一級使用一個URM-1；中型“安加拉”A3火箭（包括“安加拉”-A3、-A3/KVSK）；重型“安加拉”A5火箭（包括“安加拉”-A5、-A5/KVTK）分別使用三個和五個URM-1；未來還可能會出現(xiàn)使用7個URM-1的重型“安加拉”A7火箭（包括“安加拉”-A7.2、-A7.2V）。其中，最輕的“安加拉”火箭發(fā)射質(zhì)量149噸，而最重的火箭發(fā)射質(zhì)量超過1100噸，近地軌道運載能力覆蓋范圍達2噸～50噸。

除了通用火箭模塊外，“安加拉”火箭在控制系統(tǒng)、測量設(shè)施、有效載荷整流罩等方面也大量采用標(biāo)準(zhǔn)化組件。此外，“安加拉”系列火箭的地面發(fā)射系統(tǒng)繼承了“天頂”號火箭的發(fā)射陣地，具有射前準(zhǔn)備和發(fā)射操作過程高度自動化的特點，發(fā)射陣地可用于“安加拉”系列所有型號火箭的發(fā)射，發(fā)射陣地只需做少量改變，即可交替發(fā)射“安加拉”系列不同型號的火箭。

“安加拉”系列各型火箭基本性能參數(shù)

2.清潔的高性能液體火箭發(fā)動機

俄羅斯現(xiàn)役重型“質(zhì)子”火箭發(fā)動機使用有毒的四氧化二氮/偏二甲肼做推進劑，在貯存、運輸及加注等操作過程中需要特別處理，火箭子級濺落所含的剩余燃料會污染土壤，火箭發(fā)射一旦發(fā)生事故，也會對環(huán)境造成重大污染。

值得強調(diào)的是，俄羅斯在研制補燃循環(huán)液氧煤油火箭發(fā)動機方面經(jīng)驗豐富，技術(shù)水平遙遙領(lǐng)先其他國家。俄上世紀(jì)80年代研制成功地面推力740噸級的四燃燒室RD-170發(fā)動機，達到了液體火箭發(fā)動機的技術(shù)頂峰，90年代后向美國、歐洲、印度、韓國等國家出口發(fā)動機產(chǎn)品和相關(guān)技術(shù)。美國“宇宙神”5號火箭使用的RD-180發(fā)動機正是RD-170發(fā)動機的雙燃燒室改型，“安加拉”火箭URM-1所用的RD-191發(fā)動機同樣源自RD-170發(fā)動機，是其單燃燒室型改型，地面推力200噸，是生態(tài)清潔的高性能液體火箭發(fā)動機產(chǎn)品。

3. 箭體結(jié)構(gòu)件大量使用復(fù)合材料

第一級可重復(fù)的“貝加爾”助推器

研發(fā)中的“貝加爾”可重復(fù)使用助推器

“貝加爾”可重復(fù)使用助推器多視角圖

結(jié)構(gòu)件中復(fù)合材料的比例，是火箭現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。俄羅斯奧布寧斯克“工藝技術(shù)”科研生產(chǎn)企業(yè)總經(jīng)理奧列格·科米薩爾表示，“安加拉”重型火箭廣泛使用聚合物復(fù)合材料（其用量比“質(zhì)子”-M火箭高出20%）?？泼姿_爾特別指出，“安加拉”火箭大量使用復(fù)合材料制造火箭頭部整流罩。復(fù)合材料殼體質(zhì)量輕，強度高，還可降低噪聲影響。如果頭部整流罩使用鋁和玻璃鋼，為了抵御火箭發(fā)射時高達100分貝的噪聲對有效載荷的影響，內(nèi)部需要包裹半米厚的護墊，這不僅增加了質(zhì)量，也減少了內(nèi)部空間。赫魯尼切夫公司與奧布寧斯克“工藝技術(shù)”科研生產(chǎn)企業(yè)共同開發(fā)了新的5米直徑重型火箭整流罩，相對于當(dāng)前使用的直徑4米的整流罩，可將火箭的運載能力從6噸提高到8噸。

4.未來或可發(fā)展出部分可重復(fù)使用的產(chǎn)品

“安加拉”火箭的引人之處還在于提出了第一級可重復(fù)使用概念，即研制可重復(fù)使用的一子級通用助推器——“貝加爾”助推器。這是一種外形與飛機相似的可返回重復(fù)使用的火箭助推器，它帶有機翼和尾翼，是一種可以自動控制的飛行器?；鸺痫w時，助推器兩側(cè)的機翼折疊，利用火箭發(fā)動機點火推動火箭加速上升，上面裝有大約110噸的推進劑，可以把火箭送到大約60 千米的高空。隨后，“貝加爾”助推器與火箭其他部分分離，機翼打開，滑行飛過稀薄的外大氣層。最后，安裝在飛行器筆尖型部位的噴氣式發(fā)動機開始工作，并利用自己的導(dǎo)航系統(tǒng)使助推級像飛機一樣返回發(fā)射基地。

俄專家分析認(rèn)為，使用“貝加爾”助推器可以節(jié)省30%的發(fā)射成本?！柏惣訝枴敝破餮兄乒ぷ鬟€在進行當(dāng)中，同時也面臨俄羅斯國內(nèi)其他類似設(shè)計方案的競爭，未來能否實現(xiàn)還不確定。

對俄羅斯火箭發(fā)展的影響

由于“安加拉”系列火箭運載能力覆蓋范圍寬，完全研制成功后將可以取代“質(zhì)子”-M（“安加拉”-A5、-A7)，“天頂”-2（“安加拉”-A3），“旋風(fēng)”-2/3（“安加拉”1.2）和“宇宙”3M（“安加拉”1.1）幾種其他火箭。并且，“天頂”號火箭和“旋風(fēng)”號是由烏克蘭研制的產(chǎn)品。在俄羅斯，只有“聯(lián)盟”系列火箭不能被它取代。在“安加拉”系列火箭各型號全部問世后，可保障俄羅斯完全獨立進入空間的能力，在遠東新建的“東方”發(fā)射場投入使用后，還將獲得更加強大的空間運輸能力。

“安加拉”火箭對于俄羅斯獨立開展空間活動有重要意義。1995年1月6日，俄聯(lián)邦總統(tǒng)頒布了《關(guān)于研制“安加拉”火箭》的總統(tǒng)令，將研制“安加拉”火箭確定為具有國家重要性的任務(wù)。把“安加拉”火箭研制確定為一項國家的重要任務(wù)并非偶然。首先，對于發(fā)射地球靜止軌道有效載荷來說，俄目前只能靠“質(zhì)子”號火箭從哈薩克斯坦的拜科努爾發(fā)射場完成。而重型“安加拉”火箭（-A5、-A7）強大的運載能力，使俄從本國的普列謝茨克航天發(fā)射場也可執(zhí)行這樣的任務(wù)。

在當(dāng)今世界航天發(fā)射服務(wù)市場上，俄羅斯火箭具有較強的競爭力，年發(fā)射次數(shù)占全球40%以上，長期保持世界第一?！鞍布永被鸺K化、通用化的設(shè)計理念可提高整個火箭系列零部件的通用性，有助于實現(xiàn)火箭零部件的批量化生產(chǎn)，各型火箭從同一個通用發(fā)射臺執(zhí)行發(fā)射任務(wù)，這些措施將大幅降低火箭的研制生產(chǎn)成本和地面基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)維護成本，從而繼續(xù)強化俄羅斯在運載領(lǐng)域的優(yōu)勢地位，也必將進一步增強其國際競爭力。

“安加拉”火箭20年曲折的發(fā)展歷程，見證了俄羅斯航天的興衰。新老火箭交替需要一定時間，“安加拉”系列火箭完全投入使用估計要到2020年前后。作為備受矚目的新一代產(chǎn)品，此次“安加拉”火箭首飛成功，或許正預(yù)示著俄航天業(yè)迎來新的曙光。

正在進行試驗的通用火箭模塊