趙家樂

作為航天器、遠程軍事打擊武器的運輸載體，運載器以其先進性和技術水平，支撐著一個國家進行空間開發(fā)與太空資源利用、參與國際合作與國際競爭、實施遠程軍事打擊的能力。世界主要航天大國均不惜投入大量人力物力進行多種航天運載器的研發(fā)與制造?；仡櫲祟惤?0年的航天工業(yè)發(fā)展史，其中不乏出自航天大師的經(jīng)典航天名器。

“紅色卡車”R7火箭

R7火箭，起初是由航天大師科羅廖夫領導設計的世界上第一款洲際彈道導彈的推進器。然而，正如莫扎特所說，嬰兒的第一聲啼哭都不會是動人的音樂，R7火箭也存在著諸多缺陷。它由于所用推進劑為液體燃料，必須在發(fā)射前才能進行裝填，所以存在發(fā)射準備時間過長的缺陷。同時，其體形龐大，無法實現(xiàn)車載機動，只能進行固定發(fā)射，因此從純軍事價值而言，這種火箭設計并不成功。然而，對于在和平時期發(fā)射衛(wèi)星等任務而言，以上缺陷卻顯得微不足道，于是R7火箭就被俄羅斯人作為航天運載器使用，也可以說是“無心插柳柳成蔭”了吧。

之后，從R7火箭迅速衍生出了支撐起蘇聯(lián)航天事業(yè)的龐大的火箭家族，如“衛(wèi)星號”、“東方號”、“聯(lián)盟號”和“閃電號”等。其中，又以“衛(wèi)星號”運載火箭最為著名，它成功地將第一顆人造衛(wèi)星送上太空。它由于是紅色蘇聯(lián)研發(fā)的，主要作用是向太空運送各類載荷，所以被軍迷們親切地稱為“紅色卡車”。

截至2006年，“紅色卡車”衍生出的火箭家族共發(fā)射1628次，并且擁有無可匹敵的高達97.5%的發(fā)射成功率，至今仍是俄羅斯最主要的運載火箭，承擔著為國際空間站運送補給等各項重要的發(fā)射任務。

提起“紅色卡車”，軍迷們一定還會想到著名的“科羅廖夫交叉”。R7火箭家族發(fā)射時具備一個共同的特點：當?shù)谝患壔鸺七M器被拋棄時，4個推進器也同時被拋出。此刻因空氣動力的原因，它們會對稱地拋出一個弧面，從而形成一個交叉，宛如在空中盛開的一朵鮮花。這一景象被命名為“科羅廖夫交叉”。

R7火箭家族能出現(xiàn)“科羅廖夫交叉”，歸根結底是因為其與眾不同的火箭布局。常見的美式火箭為多級接替推進的布局，在空中的不同高度一級接一級地拋落。而R7火箭則不然，由于蘇聯(lián)初始設計的火箭發(fā)動機推力不足，因此只能采取“四包一”的多級火箭布局，即在第一級的主推進器四周，捆上4枚火箭推進器作為助推器，完成助推任務后它便脫離而去，讓主推進器減負攀升。在航空史上，美麗的“科羅廖夫交叉”將會成為人類永恒的記憶。

登月火箭“土星五號”

“土星五號”火箭（C-5火箭）的誕生帶有深深的時代印記。1957年，蘇聯(lián)率先發(fā)射了世界上第一顆人造衛(wèi)星，緊接著又將宇航員加加林率先送入太空。美國政府大驚失色，總統(tǒng)肯尼迪作出了不惜代價率先登月的決定。從今天的視角看，登月工程耗資巨大，浪費也巨大。但是看似典型的“面子工程”，卻帶動了美國諸多尖端科技的迅速發(fā)展，為其科技水平的跨越式進步打下了堅實的基礎。并且在當時的背景下，“集中力量辦大事”的登月工程有效地鼓舞了西方世界的民心士氣。

在當時的技術條件下，登月面臨著諸多難題，其中最根本的就是要有足夠強大的火箭。在美國科學家的聯(lián)合攻關設計下，1962年1月， NASA宣布了建造C-5火箭的計劃。C-5火箭延續(xù)了美式火箭多級接替推進的布局，采用三級火箭結構。第一級火箭配備了5個F-1發(fā)動機，第二級火箭配備了5個小一點的J-2發(fā)動機，第三級火箭配備了一個J-2發(fā)動機。同其前輩相比，C-5火箭的運載能力顯得十分驚人，可以一次性將41噸的載荷送上月球。

能將高達41噸的載荷送上月球，F(xiàn)-1火箭發(fā)動機功不可沒。F-1火箭發(fā)動機是美國諾克達公司設計制造的一款液氧煤油發(fā)動機，是有史以來人類制造的推力最大的單燃燒室液體火箭發(fā)動機，也是僅次于俄羅斯RD-170的世界第二大推力的液體火箭發(fā)動機。聯(lián)想到C-5火箭重達3000多噸，裝備有F-1發(fā)動機的C-5火箭能夠在150秒內(nèi)將這個龐然大物推至6.4萬千米的高度，以及使之達到2755.6米/秒的高速，我們就可以想象F-1發(fā)動機究竟是怎樣一種傳奇般的存在。如此給力的火箭發(fā)動機讓C-5火箭如虎添翼。

龐大的登月火箭，是迄今人類為征服宇宙所打造的終極夢想載具。從早期的水星計劃到雙子計劃，再到實施登月的阿波羅計劃，NASA為征服月球總共耗資250多億美元。在1967年到1973年之間，NASA總共發(fā)射了13枚C-5火箭，并保持了100%的發(fā)射成功率。此外，在1969年7月20日到21日，NASA使用“阿波羅11號”將3名宇航員送往月球，其中阿姆斯特朗和奧爾德林成功登上月球，首次實現(xiàn)了人類登上月球的夢想。

航天巨獸“暴風雪號”

談及美國為登月計劃打造的終極夢幻載具，就不得不提蘇聯(lián)為征服宇宙所打造的世界上最大的航天飛機——“暴風雪號”。“暴風雪號”不同于美國航天飛機有人駕駛的設計，而是采取了更加先進的無人駕駛方式。但是，先進的無人駕駛同樣也帶來了問題，復雜的飛行控制系統(tǒng)受限于當時計算機技術的落后，使得航天飛機的實際飛行能力十分有限。但是縱使有著諸多問題，“暴風雪號”仍然是世界上較為先進的航天飛機。

沖破蒼穹不同于翱翔藍天，沒有先進的航天材料怎能鑄就“暴風雪號”的飛天之路。作為承擔蘇聯(lián)航天重任的“暴風雪號”，傳統(tǒng)的航天材料注定不能滿足其龐大體積的設計要求，新型材料必須要在滿足設計要求重量的前提下，保證航天飛機的安全穩(wěn)定。

“暴風雪號”采用了更為先進的放熱層設計，還有類似于空心磚結構的防熱瓦設計，使得放熱層具有足夠的強度，可以在-150℃～1300℃溫度范圍內(nèi)多次使用而不出現(xiàn)明顯變形。這些設計可以在將航天飛機入軌時氣動加熱產(chǎn)生的熱量釋放到周圍空間的同時，又保證內(nèi)部鋁蒙皮的溫度處在150℃～170℃的范圍之內(nèi)。

“暴風雪號”的表面涂層采用了雙色抗腐蝕層的設計，其中黑色涂層在放熱層受到等離子流沖撞時可以保持其穩(wěn)定性，并且可以將熱能輻射到周圍空間。而白色涂層即可以減輕陽光對航天飛機的加熱，又起到保護防熱瓦免受機械損傷、污染和水腐蝕的作用。

“暴風雪號”使用了被賦予新性能的航天材料——鋁，還在航天飛機的諸多結構中廣泛采用了鈦合金和特型鋼材。鈦合金能使其在震動或是聲音負載的條件下經(jīng)受住溫度的較大起伏變化，不會輕易發(fā)生變形，從而保持航天飛機穩(wěn)定飛行。在這些諸多的特種材料的聯(lián)合作用之下，“暴風雪號”具備了可以在復雜條件下出色完成航天任務的能力。

但是，頗為遺憾的是，作為世界上最大且設計理念先進的航天飛機，它卻沒能發(fā)揮出自身價值。1988年，“暴風雪號”在完成首飛工作之后，用于暴風雪計劃的資金瀕臨耗盡，再也無力承擔暴風雪計劃的巨額開支。從1991年蘇聯(lián)終止該項目撥款，到1993年“暴風雪號”的設計者——莫爾尼亞聯(lián)合體被迫承認暴風雪計劃徹底破產(chǎn)，這架象征著蘇聯(lián)曾經(jīng)繁榮強盛的“暴風雪號”航天飛機最終也同蘇聯(lián)這個國家一樣，成為了歷史。